JP2013168587A - Light emitting device, semiconductor laser element and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紫外線の波長領域（以下、単に「紫外線領域」という）の光を発する半導体レーザ素子、該半導体レーザ素子を備える発光装置、および照明装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor laser element that emits light in an ultraviolet wavelength region (hereinafter simply referred to as “ultraviolet region”), a light-emitting device including the semiconductor laser element, and an illumination device.
光の特性として、波長の長い可視光線および赤外線は、熱的な作用を持つ波として働くのに対し、紫外線は、光化学的な作用を持つ波として働く。紫外線の照射は、分子に、活性化、イオン化、解離などの化学的な変化を引き起こし、そのエネルギーに応じ生物化学的な変化を促進する。 As a characteristic of light, visible light and infrared rays having a long wavelength work as waves having a thermal action, whereas ultraviolet rays work as waves having a photochemical action. Irradiation with ultraviolet rays causes molecules to undergo chemical changes such as activation, ionization, and dissociation, and promotes biochemical changes according to the energy.
このため、紫外線の利用を目的とした紫外線光源は、殺菌用、医療用、測定用、解析用または産業用などの幅広い分野で活用されている。 For this reason, ultraviolet light sources intended for use of ultraviolet rays are utilized in a wide range of fields such as sterilization, medical use, measurement, analysis, and industrial use.
ところで、下記の表１に示すように、紫外線は、人間の目や皮膚に与える影響が大きいという問題点がある。 By the way, as shown in Table 1 below, there is a problem that ultraviolet rays have a great influence on human eyes and skin.
このため、人間の目や皮膚に対して過度に紫外線が照射されることはできるだけ避けなければならない。 For this reason, it is necessary to avoid excessively irradiating human eyes and skin with ultraviolet rays as much as possible.
上記のような紫外線光源に関する技術ではないが、特許文献１には、レーザ光の目に対する安全性を向上させるための発光装置が開示されている。上記発光装置は、レーザ光の外部への出射を判断する判定部を備え、判定部の出力に基づいて半導体レーザ素子の発振を停止させる。
Although it is not the technique regarding the ultraviolet light source as described above,
一方、紫外線光源に関する技術として、特許文献１には、紫外線検出装置が開示されている。上記紫外線検出装置は、蛍光体フィルタと可視光センサとから構成される。蛍光体フィルタは、紫外線ランプから放出された紫外線によって励起されて可視光を発光する。また、可視光センサは、この可視光を検出し、検出信号をマイクロコンピュータに送出する。さらに、マイクロコンピュータは、この検出信号を紫外線光量信号に変換し、デューティ比調整回路に送出する。一方、デューティ比調整回路は、紫外線光量信号に基づいて紫外線ランプに対する駆動パルスのデューティ比を調節する。以上のような構成により、上記紫外線検出装置は、紫外線ランプから放出される紫外線の光量を一定に保っている。
On the other hand, as a technique related to an ultraviolet light source,
しかしながら、紫外線は、人間の目では視覚できないため、従来の紫外線光源には、点灯状態にあるか否かを外部から知覚することはできないという問題点がある。 However, since ultraviolet rays cannot be seen by human eyes, there is a problem that conventional ultraviolet light sources cannot perceive from the outside whether or not they are lit.
例えば、上記特許文献１の発光装置のレーザ光が、仮に紫外線領域の光であった場合、該レーザ光の発振が停止されているか否かを装置の外部から知覚することはできない。このため、上記発光装置が点灯状態にあった場合に、それを知らないユーザが意図せず紫外線領域のレーザ光を目や皮膚に受けてしまう可能性がある。
For example, if the laser light of the light emitting device of
なお、上記特許文献２の紫外線検出装置は、カラープリンタに組込まれた装置であり、紫外線が外部に照射されることはなく、人に照射されうる場合はない。このため、同紫外線検出装置では、人体に対する安全性の観点において、紫外線ランプが点灯状態にあるか否かを外部から知覚する必要はない。
Note that the ultraviolet ray detection device disclosed in
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、紫外線が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる発光装置などを提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device that can visually confirm whether or not ultraviolet rays are projected to the outside. is there.
本発明の発光装置は、上記の課題を解決するために、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、上記レーザ光の一部を受けて第１の可視光を発し、上記自然放出光の一部を受けて、上記第１の可視光よりも発光量が小さい第２の可視光を発する発光部と、を備え、上記レーザ光の残りの一部とともに、上記第１の可視光が外部に投光されるか、または、上記自然放出光の残りの一部とともに、上記第２の可視光が外部に投光されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the light emitting device of the present invention oscillates laser light having an oscillation wavelength in the ultraviolet region when an injection current of a threshold value or more is supplied, and an injection current lower than the threshold value is supplied. A semiconductor laser element that emits spontaneously emitted light having at least a part of the emission wavelength in the ultraviolet region, and the injection current or the injection current or the injection current or A control unit that performs control for changing the threshold; and a part of the laser light that emits first visible light; a part of the spontaneous emission light that receives part of the spontaneous emission light; and a light emission amount that is greater than that of the first visible light. A light emitting unit that emits a small second visible light, and together with the remaining part of the laser light, the first visible light is projected to the outside, or the remaining spontaneous emission light Along with a part of the second visible light Characterized in that it is projected to the outside.
上記構成によれば、半導体レーザ素子は、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する。 According to the above configuration, the semiconductor laser element oscillates laser light whose oscillation wavelength is in the ultraviolet region when an injection current greater than or equal to the threshold is supplied, and at least emits light when an injection current lower than the threshold is supplied. Spontaneous emission light, a part of which is in the ultraviolet region.
ここで、「少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある」としているのは、レーザ発振した際の発光ピーク波長が紫外線領域にある場合であっても、自然放出光の発光時の発光スペクトルはブロードであるため、上記自然放出光が可視光から紫外線の波長域に渡って発光している場合があるためである。 Here, “at least a part of the emission wavelength is in the ultraviolet region” means that even when the emission peak wavelength at the time of laser oscillation is in the ultraviolet region, the emission spectrum at the time of emission of spontaneous emission light This is because the spontaneous emission light may be emitted over the wavelength range from visible light to ultraviolet light because it is broad.
これにより、制御部が半導体レーザ素子に供給する注入電流を制御することによって、半導体レーザ素子から発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光または少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を任意に選択して出射することができる。すなわち、紫外線領域のレーザ光と自然放出光とを切り替えて投光することができる。 As a result, by controlling the injection current supplied to the semiconductor laser element by the control unit, laser light having an oscillation wavelength in the ultraviolet region or spontaneous emission light having at least a part of the emission wavelength in the ultraviolet region from the semiconductor laser element. Can be arbitrarily selected and emitted. That is, it is possible to project by switching between laser light in the ultraviolet region and spontaneous emission light.
また、上記構成によれば、発光部は、レーザ光の一部を受けて第１の可視光を発する。このため、発光部で吸収されなかったレーザ光の残りの一部とともに第１の可視光が外部に投光される。これにより、紫外線領域のレーザ光が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。 Moreover, according to the said structure, a light emission part receives a part of laser beam, and emits 1st visible light. For this reason, the first visible light is projected to the outside together with the remaining part of the laser light that has not been absorbed by the light emitting unit. Thereby, it can be visually confirmed whether or not the laser beam in the ultraviolet region is projected to the outside.
一方、発光部は、自然放出光の一部を受けて第２の可視光を発する。このため、自然放出光の残りの一部とともに第２の可視光が外部に投光される。 On the other hand, the light emitting unit receives a part of the spontaneous emission light and emits second visible light. For this reason, the second visible light is projected to the outside together with the remaining part of the spontaneous emission light.
ここで、通常は、第１の可視光の発光スペクトルと、第２の可視光の発光スペクトルとは、基本的には同じになる。しかしながら、レーザ光が照射されることによって発光した第１の可視光と、自然放出光が照射されることによって発光した第２の可視光とは、発光量（または光の強度）が異なり、第２の可視光は、第１の可視光よりも光の強度が小さい。よって、それぞれの可視光の強度によって半導体レーザ素子がレーザ光の発振状態にあるのか、それとも自然放出光の出射状態にあるのかを視覚的に区別することができる。 Here, normally, the emission spectrum of the first visible light and the emission spectrum of the second visible light are basically the same. However, the first visible light emitted by the laser light irradiation and the second visible light emitted by the spontaneous emission light have different light emission amounts (or light intensities), and the first visible light is different. The visible light of 2 has a light intensity smaller than that of the first visible light. Therefore, it is possible to visually distinguish whether the semiconductor laser element is in a laser light oscillation state or a spontaneous emission light emission state according to the intensity of each visible light.
なお、発光部から発する第１の可視光の発光スペクトルと、第２の可視光の発光スペクトルとが同じである必要はなく、場合によっては異なっていても良い。例えば、発光部に含まれる蛍光体の種類が複数あり、これらの複数種類の蛍光体のそれぞれが、レーザ光の照射方向において偏りを持って分布しており、レーザ光の励起パワーによりその複数の蛍光体の発光強度の比率が変わるような発光部を用いたときなどの特殊なケースを例示することができる。 Note that the emission spectrum of the first visible light emitted from the light emitting unit and the emission spectrum of the second visible light are not necessarily the same, and may be different depending on circumstances. For example, there are a plurality of types of phosphors included in the light emitting unit, and each of the plurality of types of phosphors is distributed with a bias in the irradiation direction of the laser beam, and the plurality of phosphors are distributed by the excitation power of the laser beam. A special case such as a case where a light emitting portion in which the ratio of the emission intensity of the phosphor is changed can be exemplified.
しかしながら、このような特殊なケースでも、レーザ光が照射されることによって発光した第１の可視光と、自然放出光が照射されることによって発光した第２の可視光とは、発光量（または光の強度）が異なり、第２の可視光は、第１の可視光よりも光の強度が小さい。すなわち、以上のような特殊なケースでも、それぞれの可視光の強度によって半導体レーザ素子がレーザ光の発振状態にあるのか、それとも自然放出光の出射状態にあるのかを視覚的に区別することができる。 However, even in such a special case, the first visible light emitted when irradiated with the laser light and the second visible light emitted when irradiated with the spontaneous emission light have a light emission amount (or The second visible light has a lower light intensity than the first visible light. That is, even in the special cases as described above, it is possible to visually distinguish whether the semiconductor laser element is in a laser light oscillation state or a spontaneous emission light emission state depending on the intensity of each visible light. .
以上により、発光部が第１の可視光を発光しているか否かにより、紫外線領域のレーザ光が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。 As described above, whether or not the laser light in the ultraviolet region is projected to the outside can be visually confirmed based on whether or not the light emitting unit emits the first visible light.
一方、発光部が第２の可視光を発光しているか否かにより、自然放出光が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。 On the other hand, whether or not the spontaneous emission light is projected to the outside can be visually confirmed based on whether or not the light emitting unit emits the second visible light.
以上により、紫外線（上記レーザ光または上記自然放出光の一部）が外部に投光されているか否かを発光部を見ること、または、発光部から発せられる可視光を見ることにより視覚的に確認することができる。 As described above, whether or not ultraviolet rays (the laser beam or a part of the spontaneous emission light) are projected to the outside is visually determined by looking at the light emitting part or by viewing visible light emitted from the light emitting part. Can be confirmed.
なお、制御部は、注入電流の供給を一定にした状態で、半導体レーザ素子の上記閾値を変化させる制御を行ってもよい。注入電流の供給を一定にした状態で、閾値を上昇させることによって、注入電流の電流値を、上記閾値を下回るものとすることができ、半導体レーザ素子からレーザ光を発振せずに自然放出光を出射することができる。 Note that the control unit may perform control to change the threshold value of the semiconductor laser element in a state where the supply of the injection current is constant. By increasing the threshold value with the supply of the injection current constant, the current value of the injection current can be made lower than the threshold value, and the spontaneous emission light can be emitted without oscillating the laser light from the semiconductor laser element. Can be emitted.
さらに、制御部は、注入電流の電流値の低下と上記閾値の上昇とをともに行ってもよい。上記閾値を上昇させることにより、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。 Furthermore, the control unit may perform both a decrease in the current value of the injected current and an increase in the threshold value. By raising the threshold value, the light output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記レーザ光または上記自然放出光の状態を変化させる光学部材と、上記光学部材の異常を検知する検知部と、を備え、上記制御部は、上記検知部が上記光学部材の異常を検知した場合に、上記制御を行っても良い。 In addition to the above configuration, the light-emitting device of the present invention includes an optical member that changes the state of the laser light or the spontaneous emission light, and a detection unit that detects an abnormality of the optical member, and the control The unit may perform the control when the detection unit detects an abnormality of the optical member.
上記構成によれば、レーザ光または自然放出光の状態は光学部材により変化する。 According to the said structure, the state of a laser beam or spontaneous emission light changes with an optical member.
ここで、「光学部材」とは、レーザ光または自然放出光の状態を変化させる部材である。このような光学部材としては、プリズム、レンズ、波長変換素子、回折格子、偏光板、および、光路変更部材などを例示することができる。また、「レンズ」は、レーザ光または自然放出光のスポット径を調整する部材である。また、「波長変換素子」は、レーザ光または自然放出光を波長の異なる光に変換する部材である。「光路変更部材」は、レーザ光または自然放出光の光路を変更する部材である。 Here, the “optical member” is a member that changes the state of laser light or spontaneous emission light. Examples of such optical members include prisms, lenses, wavelength conversion elements, diffraction gratings, polarizing plates, and optical path changing members. The “lens” is a member that adjusts the spot diameter of laser light or spontaneous emission light. The “wavelength conversion element” is a member that converts laser light or spontaneous emission light into light having different wavelengths. The “optical path changing member” is a member that changes the optical path of laser light or spontaneous emission light.
次に、検知部は、光学部材の異常を検知し、制御部は、検知部が光学部材の異常を検知した場合に、注入電流が０より大きく、かつ閾値を下回る電流値を有するように、注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う。 Next, the detection unit detects an abnormality of the optical member, and when the detection unit detects an abnormality of the optical member, the control unit has a current value greater than 0 and lower than the threshold value. Control is performed to change the injection current or the threshold value.
よって、上記構成によれば、光学部材に異常がなければ、発光部が第１の可視光を発光し、異常があれば発光部が第２の可視光を発光する。 Therefore, according to the above configuration, if there is no abnormality in the optical member, the light emitting unit emits the first visible light, and if there is an abnormality, the light emitting unit emits the second visible light.
このため、光学部材に異常が生じているか否かを視覚的に確認することができる。 For this reason, it can be visually confirmed whether or not an abnormality has occurred in the optical member.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材の表面の少なくとも一部に導電膜が形成されており、上記検知部は、上記導電膜に流れる電流の変化を上記光学部材の異常として検知するものであり、上記制御部は、上記検知部が上記導電膜に流れる電流の変化を検知した場合に、上記制御を行っても良い。 In addition to the above configuration, the light-emitting device of the present invention has a conductive film formed on at least a part of the surface of the optical member, and the detection unit detects a change in the current flowing through the conductive film. The controller detects the abnormality of the member, and the controller may perform the control when the detector detects a change in the current flowing through the conductive film.
上記構成によれば、光学部材の変形、損傷、損壊、または、その設置位置の変化などによって、光学部材の表面の少なくとも一部に形成された導電膜に損傷等が生じれば、導電膜に流れる電流に変化が生じて、上記のような光学部材の異常を検知することが可能となる。 According to the above configuration, if the conductive film formed on at least a part of the surface of the optical member is damaged due to deformation, damage, damage, or a change in the installation position of the optical member, the conductive film A change occurs in the flowing current, and the abnormality of the optical member as described above can be detected.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記発光部は、上記紫外線領域の少なくとも一部の波長領域に含まれる波長を有する光を励起スペクトルとして有する蛍光体を含んでおり、上記紫外線領域の少なくとも一部の波長領域に上記レーザ光の発振波長が含まれていても良い。 Further, in addition to the above configuration, the light emitting device of the present invention includes a phosphor that has, as an excitation spectrum, light having a wavelength included in at least a part of the wavelength region of the ultraviolet region, The oscillation wavelength of the laser beam may be included in at least a part of the wavelength region of the ultraviolet region.
上記構成によれば、紫外線領域の少なくとも一部の波長領域に含まれる波長を有する光を励起スペクトルとして有さない蛍光体よりも、蛍光体の励起効率が高くなる。このため、発光部に対する蛍光体の配合比が一定の場合、第１の可視光と第２の可視光とを互いに視覚的に区別して認識できる範囲内で発光部の大きさを小さくすることができる。 According to the above configuration, the excitation efficiency of the phosphor is higher than that of the phosphor that does not have the light having the wavelength included in at least a part of the wavelength region of the ultraviolet region as the excitation spectrum. For this reason, when the mixing ratio of the phosphor to the light emitting part is constant, the size of the light emitting part can be reduced within a range in which the first visible light and the second visible light can be visually distinguished from each other. it can.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記レーザ光、または、上記自然放出光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡と、透光性を有し、上記反射鏡の開口部を封止するための透光性部材とを含んでおり、上記反射鏡の内部は、上記透光性部材によって上記開口部が封止されることにより気密封止されており、上記検知部は、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記光学部材の異常として検知するものであり、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above-described configuration, the optical member reflects the laser light or the spontaneous emission light to form a light beam that travels within a predetermined solid angle. A mirror and a translucent member having translucency and sealing the opening of the reflecting mirror, and the inside of the reflecting mirror is sealed by the translucent member. It is hermetically sealed by being stopped, and the detection unit detects that the outside air has entered the inside of the reflecting mirror as an abnormality of the optical member, and the outside air enters the inside of the reflecting mirror. The control unit may perform the control when the detection unit detects the above.
上記の構成のように、透光性部材によって開口部が封止されることにより反射鏡の内部が気密封止されている場合、光学部材（反射鏡および／または透光性部材）の異常により反射鏡の開口部の透光性部材による封止状態が崩れると、反射鏡の内部に外気が侵入する可能性が高い。 When the inside of the reflecting mirror is hermetically sealed by sealing the opening with the translucent member as in the above configuration, the optical member (the reflecting mirror and / or the translucent member) is abnormal. When the sealing state of the opening of the reflecting mirror by the translucent member is broken, there is a high possibility that outside air enters the inside of the reflecting mirror.
そこで、上記構成では、反射鏡の内部に外気が侵入することにより検知部が光学部材の異常を検知できる構成としている。 Therefore, in the above configuration, the detection unit can detect an abnormality of the optical member when outside air enters the inside of the reflecting mirror.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記レーザ光、または、上記自然放出光を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成する反射鏡と、透光性を有し、上記反射鏡の開口部を封止するための透光性部材とを含んでおり、上記検知部は、さらに、上記反射鏡の開口部と上記透光性部材との相対位置関係の変化を検知するものであり、上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above-described configuration, the optical member reflects the laser light or the spontaneous emission light to form a light beam that travels within a predetermined solid angle. A mirror and a translucent member that has translucency and seals the opening of the reflecting mirror, and the detection unit further includes the opening of the reflecting mirror and the translucent A change in relative positional relationship with the member is detected, and the control unit may perform the control when the detection unit detects that the relative positional relationship has changed.
反射鏡の開口部と透光性部材との相対位置関係が変化している場合、一般的には、光学部材としての反射鏡および／または透光性部材に異常が生じている可能性が高い。 When the relative positional relationship between the opening of the reflecting mirror and the translucent member changes, generally, there is a high possibility that an abnormality has occurred in the reflecting mirror and / or the translucent member as the optical member. .
そこで、上記構成では、反射鏡の開口部と透光性部材との相対位置関係の変化を検知部が検知できる構成としている。 Therefore, in the above configuration, the detection unit can detect a change in the relative positional relationship between the opening of the reflecting mirror and the translucent member.
なお、反射鏡の開口部と透光性部材との相対位置関係の変化の例としては、反射鏡の開口部から透光性部材が外れてしまったり、反射鏡の開口部と透光性部材との位置関係がずれてしまったりした場合などを挙示することができる。 In addition, as an example of the change of the relative positional relationship between the opening of the reflecting mirror and the translucent member, the translucent member is detached from the opening of the reflecting mirror, or the opening of the reflecting mirror and the translucent member. The case where the positional relationship with is deviated can be listed.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記検知部は、さらに、上記発光部を通過する上記レーザ光の所定の経路と上記発光部との相対位置関係の変化を検知するものであり、上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the detection unit further detects a change in the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light passing through the light-emitting unit and the light-emitting unit. However, when the detection unit detects that the relative positional relationship has changed, the control unit may perform the control.
上記の構成によれば、検出部は、発光部を通過するレーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係に変化が生じたときに（異常が生じたときに）、当該変化を検出することができる。なお、「所定の経路」には、レーザ光の光軸に沿う経路、およびレーザ光の光軸に沿わない経路のいずれの経路も含まれる。また、「所定の経路」は、レーザ光の経路が複数の経路に分岐している場合のその一部の経路であっても良い。 According to the above configuration, the detection unit detects the change when the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light passing through the light emitting unit and the light emitting unit changes (when an abnormality occurs). can do. The “predetermined path” includes both a path along the optical axis of the laser light and a path not along the optical axis of the laser light. Further, the “predetermined path” may be a partial path when the laser beam path is branched into a plurality of paths.
また、レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係の変化には、レーザ光の所定の経路がずれること、発光部の位置がずれること、およびその両方が起こることが含まれる。 Further, the change in the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam and the light emitting unit includes a shift of the predetermined path of the laser beam, a shift of the position of the light emitting unit, and both.
上記相対位置関係が変化したことを検出部が検出した場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子が自然放出光を出射するように制御する。このことによって、レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係に異常が生じた場合に、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。 When the detection unit detects that the relative positional relationship has changed, for example, the control unit controls the semiconductor laser element to emit spontaneous emission light by supplying an injection current below a threshold value to the semiconductor laser element. This makes it possible to switch the light emitted from the semiconductor laser element from the laser light to the spontaneous emission light when an abnormality occurs in the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light and the light emitting unit.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記検知部は、さらに、上記レーザ光の強度を検知するものであり、上記検知部が所定範囲の強度からずれた強度のレーザ光を検知した場合に、上記制御部は上記制御を行っても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the detection unit further detects the intensity of the laser beam, and the detection unit has a laser beam whose intensity deviates from a predetermined range of intensity. When detecting the above, the control unit may perform the control.
上記の構成によれば、検出部は、レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係の変化を、レーザ光の強度の変化として検出する。 According to said structure, a detection part detects the change of the relative positional relationship of the predetermined path | route of a laser beam, and a light emission part as a change of the intensity | strength of a laser beam.
レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係が正常な場合は、発光部に照射されるレーザ光の光量は、ほぼ一定となり、検知部が検出する発光部からの蛍光の光量も、ほぼ一定となる。したがって、検出部が検出するレーザ光の強度は、ほぼ一定の値もしくはその近傍の値となる（すなわち、所定範囲の値となる）。 When the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam and the light emitting unit is normal, the amount of laser light irradiated to the light emitting unit is substantially constant, and the amount of fluorescence from the light emitting unit detected by the detecting unit is also It becomes almost constant. Therefore, the intensity of the laser beam detected by the detection unit is a substantially constant value or a value in the vicinity thereof (that is, a value within a predetermined range).
一方、レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係が正常な状態から変化すると、発光部に照射されるレーザ光の光量が変化し（増加または減少）、検知部が検出する発光部からの蛍光の光量も変化する（増加または減少）。したがって、検出部が検出するレーザ光の強度は、所定範囲の強度からずれた強度となる。 On the other hand, when the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam and the light emitting unit changes from the normal state, the light amount of the laser light irradiated to the light emitting unit changes (increases or decreases), and the light emitting unit detected by the detecting unit The amount of fluorescence from the light also changes (increase or decrease). Therefore, the intensity of the laser beam detected by the detection unit is an intensity that deviates from the intensity in the predetermined range.
そこで、検出部が検出したレーザ光の強度が所定範囲の強度からずれた強度である場合、制御部は、例えば、半導体レーザ素子に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するように制御する。 Therefore, when the intensity of the laser beam detected by the detection unit is an intensity that deviates from a predetermined range of intensity, the control unit supplies, for example, an injection current that is less than a threshold value to the semiconductor laser element, and spontaneous emission light from the semiconductor laser element. To emit light.
それゆえ、レーザ光の強度に基づいて、半導体レーザ素子から出射される光を、レーザ光から自然放出光へ切り替えることができる。これにより、レーザ光の所定の経路と発光部との相対位置関係に異常が生じたことを確認できる。 Therefore, the light emitted from the semiconductor laser element can be switched from the laser light to the spontaneous emission light based on the intensity of the laser light. Thereby, it can be confirmed that an abnormality has occurred in the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam and the light emitting unit.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記半導体レーザ素子が複数設けられていても良い。 In addition to the above configuration, the light emitting device of the present invention may be provided with a plurality of the semiconductor laser elements.
上記の構成によれば、半導体レーザ素子から自然放出光を出射するときに、より明るい光を出射することができる。 According to the above configuration, brighter light can be emitted when spontaneous emission light is emitted from the semiconductor laser element.
また、各半導体レーザ素子におけるレーザ光の出力を小さくすることができ、その結果、半導体レーザ素子そのものにかかる負荷を低減できる。従って、発光装置を長期間にわたって安定的に使用することができる。 Further, the output of the laser beam in each semiconductor laser element can be reduced, and as a result, the load on the semiconductor laser element itself can be reduced. Therefore, the light emitting device can be used stably over a long period of time.
また、本発明の発光装置は、上記の構成に加えて、上記制御部は、上記半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより上記閾値を上昇させても良い。 In the light-emitting device of the present invention, in addition to the above configuration, the control unit may increase the threshold value by increasing the temperature of the semiconductor laser element.
上記の構成によれば、制御部が半導体レーザ素子の温度を上昇させることにより、上記閾値を上昇させることができる。それゆえ、注入電流の電流値が低く設定されている場合には、上記閾値を上昇させることにより、相対的に注入電流の電流値を、上記閾値よりも小さくすることができる。 According to said structure, the said threshold value can be raised when a control part raises the temperature of a semiconductor laser element. Therefore, when the current value of the injection current is set low, the current value of the injection current can be relatively made smaller than the threshold value by increasing the threshold value.
また、上記閾値を上昇させることによって、自然放出光を放出できる注入電流の範囲を広げることができ、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の光出力を向上させることができる。 Also, by raising the threshold value, the range of injection current that can emit spontaneously emitted light can be expanded, and the light output of spontaneously emitted light emitted from the semiconductor laser element can be improved.
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の課題を解決するために、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザチップと、上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the semiconductor laser device of the present invention oscillates laser light having an oscillation wavelength in the ultraviolet region when an injection current of a threshold value or more is supplied, and an injection current lower than the threshold value. And a semiconductor laser chip that emits spontaneously emitted light having at least a part of the emission wavelength in the ultraviolet region when the light is supplied, and an optical member that controls light distribution of the spontaneously emitted light emitted from the semiconductor laser chip. It is characterized by being.
上記の構成によれば、半導体レーザ素子が備える光学部材が、半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行うため、より多くの自然放出光を半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。 According to the above configuration, since the optical member included in the semiconductor laser element performs light distribution control of the spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip, more spontaneous emission light can be emitted to the outside of the semiconductor laser element. it can. That is, the output of spontaneous emission light can be improved.
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記のように、自然放出光の配光制御を行うことができ、自然放出光の光出力を向上させることが可能であるため、上記の発光装置の励起光源として好適である。 Further, as described above, the semiconductor laser element of the present invention can perform light distribution control of spontaneous emission light, and can improve the light output of spontaneous emission light. Suitable as a light source.
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、上記半導体レーザチップを覆う反射曲面を有する第１反射面と、当該第１反射面と対向する第２反射面とを有していても良い。 In the semiconductor laser device of the present invention, in addition to the above configuration, the optical member includes a first reflecting surface having a reflecting curved surface that covers the semiconductor laser chip, and a second reflecting surface facing the first reflecting surface. You may have.
上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光は、第１反射面と第２反射面とによって複数回にわたって反射されることによって、配光制御が行われる。上記配光制御を行うことによって、半導体レーザ素子が出射する自然放出光の出力を向上させることができる。 According to the above configuration, the spontaneous emission light isotropically emitted from the semiconductor laser chip is reflected a plurality of times by the first reflecting surface and the second reflecting surface, whereby light distribution control is performed. By performing the above light distribution control, the output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved.
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記第１反射面の一部には、配光制御した自然放出光を外部へ出射する窓部が形成されていても良い。 In addition to the above configuration, the semiconductor laser device of the present invention may be provided with a window part for emitting spontaneous emission light subjected to light distribution control to the outside of a part of the first reflecting surface.
上記の構成によれば、第１反射面および第２反射面によって複数回の反射を受けた自然放出光の多くは、第１反射面の一部に向かって進むように配光制御が行われている。上記第１反射面の一部に窓部が形成されていることによって、配光制御した自然放出光を効率良く半導体レーザ素子の外部へ出射することができる。すなわち、自然放出光の出力を向上させることができる。 According to the above configuration, light distribution control is performed so that most of the spontaneous emission light that has been reflected a plurality of times by the first reflecting surface and the second reflecting surface travels toward a part of the first reflecting surface. ing. Since the window portion is formed on a part of the first reflecting surface, the spontaneous emission light whose light distribution is controlled can be efficiently emitted to the outside of the semiconductor laser element. That is, the output of spontaneous emission light can be improved.
また、本発明の半導体レーザ素子は、上記の構成に加えて、上記光学部材は、反射鏡を含み、当該反射鏡は、上記半導体レーザチップの周囲の一部に配置され、上記半導体レーザチップから出射される自然放射光を所定の立体角内へ配光制御する反射曲面を有していても良い。 In addition to the above-described configuration, the semiconductor laser element of the present invention includes the optical member including a reflecting mirror, and the reflecting mirror is disposed at a part of the periphery of the semiconductor laser chip. You may have the reflective curved surface which carries out light distribution control of the emitted natural radiated light within a predetermined solid angle.
上記の構成によれば、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光を、所定の立体角内へ配光制御することができる。このことによって、半導体レーザ素子から出射する自然放出光の出力を向上させることができ、かつ、自然放出光の配光制御を行うための第１反射面が不要となる。したがって、半導体レーザ素子のパッケージをより簡便な形状にすることができる。 According to the above configuration, the spontaneous emission light isotropically emitted from the semiconductor laser chip can be distributed in a predetermined solid angle. As a result, the output of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser element can be improved, and the first reflecting surface for performing light distribution control of the spontaneous emission light becomes unnecessary. Therefore, the package of the semiconductor laser element can be made simpler.
また、本発明の照明装置は、上記の構成に加えて、上記の発光装置または上記半導体レーザ素子を含むことがより好ましい。 In addition to the above configuration, the illumination device of the present invention more preferably includes the above light emitting device or the above semiconductor laser element.
上記の構成により、紫外線が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる照明装置を実現することができる。 With the above configuration, it is possible to realize an illumination device that can visually confirm whether or not ultraviolet rays are projected to the outside.
本発明の発光装置は、以上のように、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザ素子と、上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、上記レーザ光の一部を受けて第１の可視光を発し、上記自然放出光の一部を受けて、上記第１の可視光よりも発光量が小さい第２の可視光を発する発光部と、を備え、上記レーザ光の残りの一部とともに、上記第１の可視光が外部に投光されるか、または、上記自然放出光の残りの一部とともに、上記第２の可視光が外部に投光される構成である。 As described above, the light emitting device of the present invention oscillates laser light having an oscillation wavelength in the ultraviolet region when an injection current of a threshold value or more is supplied, and at least when an injection current lower than the threshold value is supplied. Change the injection current or the threshold value so that the semiconductor laser element that emits spontaneous emission light with a part of the emission wavelength in the ultraviolet region and the injection current has a current value greater than 0 and less than the threshold value A control unit that performs control, and a second visible light that emits a first visible light upon receiving a part of the laser light and a second light emission amount that is smaller than the first visible light upon receiving a part of the spontaneous emission light. A light-emitting unit that emits visible light, and with the remaining part of the laser light, the first visible light is projected to the outside, or with the remaining part of the spontaneous emission light, The second visible light is projected outside. It is a configuration that.
それゆえ、紫外線が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができるという効果を奏する。 Therefore, there is an effect that it can be visually confirmed whether or not ultraviolet rays are projected to the outside.
また、本発明の半導体レーザ素子は、以上のように、閾値以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光を発振し、上記閾値を下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光を出射する半導体レーザチップと、上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされている構成である。 In addition, as described above, the semiconductor laser device of the present invention oscillates laser light whose oscillation wavelength is in the ultraviolet region when an injection current of a threshold value or more is supplied, and an injection current lower than the threshold value is supplied. A configuration in which a semiconductor laser chip that emits spontaneously emitted light whose emission wavelength is at least partially in the ultraviolet region and an optical member that controls light distribution of spontaneously emitted light emitted from the semiconductor laser chip are packaged It is.
それゆえ、自然放出光の光出力を向上させることが可能であるため、上記の発光装置の励起光源として好適であるという効果を奏する。 Therefore, since the light output of spontaneous emission light can be improved, there is an effect that it is suitable as an excitation light source for the light emitting device.
本発明の一実施形態について図１〜図２０に基づいて説明すれば、次の通りである。以下の特定の実施形態で説明する構成以外の構成については、必要に応じて説明を省略する場合があるが、他の実施形態で説明されている場合は、その構成と同じである。また、説明の便宜上、各実施形態に示した部材と同一の機能を有する部材については、同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。 One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Descriptions of configurations other than those described in the following specific embodiments may be omitted as necessary, but are the same as those configurations when described in other embodiments. For convenience of explanation, members having the same functions as those shown in each embodiment are given the same reference numerals, and the explanation thereof is omitted as appropriate.
〔実施の形態１〕
以下、本発明の一実施形態である発光装置（照明装置）１について説明する。本発明の発光装置または照明装置は、紫外線光源として、殺菌用、医療用、測定用または解析用などの発光装置または照明装置として実現されてもよいし、その他の発光装置または照明装置として実現されてもよい。その他の発光装置または照明装置として、例えば、樹脂を硬化させたり、インキを硬化させたりするような露光用の発光装置など、産業用の発光装置または照明装置を挙げることもできる。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a light emitting device (illumination device) 1 according to an embodiment of the present invention will be described. The light-emitting device or lighting device of the present invention may be realized as a light-emitting device or lighting device for sterilization, medical use, measurement, or analysis as an ultraviolet light source, or may be realized as another light-emitting device or lighting device. May be. As other light emitting devices or lighting devices, for example, industrial light emitting devices or lighting devices such as light emitting devices for exposure that harden resin or harden ink can also be mentioned.
しかしながら、上記各用途の発光装置または照明装置（紫外線光源）に特有の構成については、本発明のポイントとはあまり関係がなく、それぞれの特有の構成を示して説明するのは煩雑である。このため、以下では、紫外線光源としての基本的な構成についてのみ説明し、上記各用途に関する事項は、主として対象物に照射される紫外線の物理的特性についてのみに限定して説明する。 However, the configuration peculiar to the above-described light emitting device or illumination device (ultraviolet light source) has little relation to the point of the present invention, and it is complicated to show and explain each peculiar configuration. Therefore, in the following, only the basic configuration as an ultraviolet light source will be described, and the matters relating to each of the above applications will be described mainly by limiting only to the physical characteristics of the ultraviolet rays irradiated to the object.
＜発光装置１の概要＞
図１は、発光装置１の構成を示す模式図である。以下では、簡単のため、本実施形態の発光装置１が、後述する半導体レーザ素子２から出射（放出）される出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）を波長変換せずにそのまま発光装置１のランプハウスの外部（以下、煩雑さを避けるため、単に「発光装置１（または装置）の外部」という場合がある）に投光することを主たる目的とする装置であるものとして説明する。また、本実施形態の発光装置１では、後述するように、ユーザに半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるか否か、または、自然放出光ＬＥＬの放出状態にあるか否かを知覚させるために補助的に使用される発光部７が、半導体レーザ素子２の出射光ＬＲＤの所定の経路に配置されているものとして説明する。なお、「所定の経路」には、レーザ光Ｌ０の光軸に沿う経路、およびレーザ光Ｌ０の光軸に沿わない経路のいずれの経路も含まれる。また、「所定の経路」は、レーザ光Ｌ０の経路が複数の経路に分岐している場合のその一部の経路であっても良い。
<Outline of light-emitting
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
しかしながら、本発明の適用が可能な発光装置の形態は、上記の形態に限られない。例えば、発光部を蛍光体と散乱材（散乱材の蛍光体に対する配合比＞１）とを含む構成とし、半導体レーザ素子２の光軸上に配置しても良い。
However, the form of the light emitting device to which the present invention can be applied is not limited to the above form. For example, the light emitting section may be configured to include a phosphor and a scattering material (mixing ratio of the scattering material to the phosphor> 1), and may be disposed on the optical axis of the
この場合は、発光装置は、システムとしては、半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤを上記発光部の散乱材により散乱させた光を、発光装置のランプハウスの外部に投光することを主たる目的とする装置となる。一方、上記発光部の蛍光体により波長変換された光は、ユーザに半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるか否か、または、自然放出光ＬＥＬの放出状態にあるか否かを知覚させるために外部に投光される光となる。
In this case, the light emitting device, the system, the light is scattered emitted light L RD emitted by the scattering material of the light emitting portion from the
その他、例えば、後述する発光部７とは別に、半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤを変換した後の、変換後の発光の波長領域の発光ピーク波長が紫外線領域にある別の発光部を、半導体レーザ素子２の光軸上に配置しても良い。
In addition, for example, separately from the
この場合は、発光装置は、システムとしては、半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤを上記発光部により波長変換し、発光装置のランプハウスの外部に投光することを主たる目的とする装置となる。また、この発光装置では、上記補助的に使用される発光部７を、上記発光部とは別に、半導体レーザ素子２の出射光ＬＲＤの所定の経路に、配置すれば良い。
In this case, the main purpose of the light emitting device is to convert the wavelength of the emitted light LRD emitted from the
本実施形態の発光装置１における発光部７は、レーザ光Ｌ０の一部を受けて第１の蛍光ＥＰＬ（第１の可視光）を発する。このため、発光部７で吸収されなかったレーザ光Ｌ０の残りの一部とともに第１の蛍光ＥＰＬが装置の外部に投光される。これにより、紫外線領域のレーザ光Ｌ０が装置の外部に投光されているか否かを確認することができる。
The
一方、発光部７は、自然放出光ＬＥＬの一部を受けて第２の蛍光ＥＰＬ（第２の可視光）を発する。
On the other hand, the
このため、自然放出光ＬＥＬの残りの一部とともに第２の蛍光ＥＰＬが装置の外部に投光される。 Accordingly, the second fluorescent E PL is projected to the outside of the device with the rest of the part of the spontaneous emission light L EL.
ここで、通常は、第１の蛍光ＥＰＬの発光スペクトルと、第２の蛍光ＥＰＬの発光スペクトルとは、基本的には同じになる。しかしながら、レーザ光Ｌ０が照射されることによって発光した第１の蛍光ＥＰＬと、自然放出光ＬＥＬが照射されることによって発光した第２の蛍光ＥＰＬとは、発光量（または光の強度）が異なり、第２の蛍光ＥＰＬは、第１の蛍光ＥＰＬよりも光の強度が小さい。よって、それぞれの可視光の強度によって半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるのか、それとも自然放出光ＬＥＬの出射状態にあるのかを視覚的に区別することができる。
Here, normally, the emission spectrum of the first fluorescence EPL and the emission spectrum of the second fluorescence EPL are basically the same. However, the first fluorescent E PL emitted by the laser beam L0 is irradiated, and the second fluorescent E PL emitted by spontaneous emission light L EL is irradiated, the intensity of light emission (or light ), And the second fluorescence EPL has a light intensity lower than that of the first fluorescence EPL . Therefore, it is possible to distinguish whether the
なお、発光部７から発する第１の蛍光ＥＰＬの発光スペクトルと、第２の蛍光ＥＰＬの発光スペクトルとが同じである必要はなく、場合によっては異なっていても良い。例えば、発光部７に含まれる蛍光体の種類が複数あり、これらの複数種類の蛍光体のそれぞれが、レーザ光Ｌ０の照射方向において偏りを持って分布しており、レーザ光Ｌ０の励起パワーによりその複数の蛍光体の発光強度の比率が変わるような発光部７を用いたときなどの特殊なケースを例示することができる。
Note that the emission spectrum of the first fluorescent E PL emitted from the
しかしながら、このような特殊なケースでも、レーザ光Ｌ０が照射されることによって発光した第１の蛍光ＥＰＬと、自然放出光ＬＥＬが照射されることによって発光した第２の蛍光ＥＰＬとは、発光量（または光の強度）が異なり、第２の蛍光ＥＰＬは、第１の蛍光ＥＰＬよりも光の強度が小さい。すなわち、以上のような特殊なケースでも、それぞれの可視光の強度によって半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるのか、それとも自然放出光ＬＥＬの出射状態にあるのかを視覚的に区別することができる。
However, even in this particular case, the first fluorescent E PL emitted by the laser beam L0 is irradiated, the second fluorescent E PL emitted by spontaneous emission light L EL is irradiated The amount of light emission (or light intensity) is different, and the second fluorescence EPL has a light intensity lower than that of the first fluorescence EPL . That is, even in the special cases as described above, whether the
以上により、発光部７が第１の蛍光ＥＰＬを発光しているか否かにより、紫外線領域のレーザ光Ｌ０が装置の外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。
Thus, depending on whether the
一方、発光部７が第２の蛍光ＥＰＬを発光しているか否かにより、自然放出光ＬＥＬが外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。
On the other hand, depending on whether the
よって、紫外線（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬの一部）が装置の外部に投光されているか否かを発光部７を見ること、または、発光部７から発せられる可視光を見ることにより視覚的に確認することができる。言い換えれば、発光部７を、半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるのか、それとも自然放出光ＬＥＬの出射状態にあるのかを視覚的に区別するインジケータとして機能させることが可能となる。
Therefore, look at the light-emitting
また、半導体レーザ素子２は、閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給されたときに発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光Ｌ０を発振し、上記閾値Ｉｔｈを下回る注入電流が供給されたときに少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光ＬＥＬを出射する（図５（ａ）参照）。
The
ここで、「少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある」としているのは、レーザ発振した際の発光ピーク波長が紫外線領域にある場合であっても、自然放出光ＬＥＬの発光時の発光スペクトルはブロードであるため、自然放出光ＬＥＬが可視光から紫外線の波長域に渡って発光している場合があるためである（図５（ｂ）参照）。 Here, “at least a part of the emission wavelength is in the ultraviolet region” means that even when the emission peak wavelength at the time of laser oscillation is in the ultraviolet region, the spontaneous emission light L EL is emitted. This is because the emission spectrum is broad and spontaneous emission light L EL may be emitted over the wavelength range from visible light to ultraviolet light (see FIG. 5B).
半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光Ｌ０の一部は、励起光としての役割を果し、発光部７を発光させる。上記自然放出光ＬＥＬもレーザ光Ｌ０と同じ波長を含み、自然放出光ＬＥＬの一部も発光部７を発光させることができる。
Part of the laser light L0 oscillated from the
半導体レーザ素子２は通常状態において、レーザ光Ｌ０の一部を出射光ＬＲＤとして発光部７に照射する。レーザ光Ｌ０の発振波長は、紫外線領域内に含まれる波長であり、例えば１００ｎｍ〜４００ｎｍである。
In a normal state, the
ここで、発光装置１が、故意または偶発による事故に遭遇した場合について考える。このとき、事故の発生により、後述する透明板（透光性部材、光学部材）９や反射鏡（光学部材）８などの光学部材が変形、損傷、損壊、または、その設置位置が変化してしまうなど、光学部材に異常が生じる可能性がある。
Here, a case where the
なお、「光学部材」とは、半導体レーザ素子２から発振されたレーザ光Ｌ０、または、半導体レーザ素子２から出射された自然放出光ＬＥＬの状態を変化させる部材である。このような光学部材としては、プリズム、レンズ、波長変換素子、光学フィルタ、回折格子、偏光板、および、光路変更部材などを例示することができる。また、「レンズ」は、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬのスポット径を調整する部材である。また、「波長変換素子」は、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬを波長の異なる光に変換する部材である。「光学フィルタ」は、特定波長の光を遮断し、特定波長以外の光を透過させる部材である。「光路変更部材」は、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬの光路を変更する部材である。
The “optical member” is a member that changes the state of the
また、上記の光学部材のみならず、発光部７および半導体レーザ素子２そのものにも異常が生じることが想定される。
Further, it is assumed that not only the optical member but also the
例えば、何らかの原因によってレーザ光Ｌ０が発光部７に照射されない状態に陥る可能性は否定できない。このような状態に陥る原因としては、以下のような状態が想定される。
・発光部７が所定の位置からずれる（設置位置の変化）。
・発光部７に穴が開く、または、亀裂が生じる（変形、損傷、損壊など）。
・発光部７を通過するレーザ光Ｌ０の所定の経路がずれる（半導体レーザ素子２の設置位置の変化、変形、損傷、損壊や、素子を構成する半導体そのものの変形、損傷、損壊など）。
For example, the possibility that the laser beam L0 is not irradiated on the
-The
A hole is formed in the
The predetermined path of the laser beam L0 passing through the
これらの状態は、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が、正常な状態から異常な状態へ変化した状態である。
These states are states in which the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light L0 and the
以下においては、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が異常な状態へ変化した状態のみならず、上記の光学部材が異常な状態へ変化した状態を含めて、光学系が異常な状態と呼ぶ。
In the following, the optical system includes not only the state in which the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam L0 and the
レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が異常な状態は、発光部７の位置が異常な場合と、発光部７を通過するレーザ光Ｌ０の所定の経路が異常な場合と、に大別されるが、ここでは、簡単のため、光学系が異常な状態として発光部７の位置が異常な場合を想定する。
The relative positional relationship between the predetermined path of the laser light L0 and the
発光装置１は、光学系の異常を検知する検出部（検知部）１５を備え、検出部１５が光学系の異常を検知した場合に、発光装置１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２への注入電流値を、閾値Ｉｔｈを下回る電流値に制御する（図５（ａ）参照）。閾値Ｉｔｈを下回る電流値を有する電流が半導体レーザ素子２に供給される場合、半導体レーザ素子２が出射する光は自然放出光ＬＥＬのみとなる。
The light-emitting
これにより、制御部１６が半導体レーザ素子２に供給する注入電流を制御することによって、半導体レーザ素子２から発振波長が紫外線領域内にあるレーザ光Ｌ０または少なくとも発光波長の一部が紫外線領域内にある自然放出光ＬＥＬを任意に選択して出射することができる。すなわち、紫外線領域のレーザ光Ｌ０と自然放出光ＬＥＬとを切り替えて投光することができる。
Thereby, the
また、上記構成によれば、光学系に異常がなければ、発光部７が第１の蛍光ＬＰＬを発光し、異常があれば発光部７が第２の蛍光ＬＰＬを発光する。
According to the above configuration, if there is no abnormality in the optical system, the
このため、光学系に異常が生じているか否かを視覚的に確認することができる。言い換えれば、発光部７を、光学系に異常が生じているか否かを視覚的に区別するインジケータとして機能させることが可能となる。
For this reason, it is possible to visually confirm whether or not an abnormality has occurred in the optical system. In other words, it is possible to cause the
なお、発光装置１によれば、上記のように、装置に異常が発生した際に半導体レーザ素子２からの光出力を低減させるという機能を利用することができる他、発光装置１から投光される紫外線の照射領域を位置決めするための予備照射という位置付けで、第１の蛍光ＬＰＬ、または、第２の蛍光ＬＰＬの放射状態を利用することもできる。
According to the
（発光装置１の制御方法）
次に、発光装置１における半導体レーザ素子２を駆動する際の流れを、図４のフローチャートおよび図１を参照しながら説明する。なお、発光装置１が備えるそれぞれの構成部材については後述する。
(Control method of light emitting device 1)
Next, the flow of driving the
発光装置１のユーザは、発光装置１を点灯させる必要性を感じた際に、ユーザインターフェース１８に含まれるスイッチ１８ｂをオン状態にする。
When the user of the
スイッチ１８ｂがオン状態であることを制御部１６の電流制御部１６ｃが検出すると、電流制御部１６ｃは電源１７に対して所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給するための信号を出す。電源１７は電流制御部１６ｃからの信号を受けて、所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する（Ｓ１）。
When the
上記所定の注入電流の電流値は、半導体レーザ素子２の閾値Ｉｔｈ以上に設定されている（図５（ａ）参照）。したがって、所定の注入電流が供給された半導体レーザ素子２は、レーザ光Ｌ０を発振する（Ｓ２）。
Current value of the predetermined injection current is set equal to or higher than the threshold I th of the semiconductor laser element 2 (see Figure 5 (a)). Accordingly, the
検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびレーザ光Ｌ０の波長近傍の光を検出するように構成されている。発光部７が発する第１の蛍光ＬＰＬのうち、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光強度は非常に弱い。そのため、検出部１５が検出する光は、レーザ光Ｌ０に起因する光であると考えて良い。検出部１５は、検出したレーザ光Ｌ０の強度を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、レーザ光Ｌ０の強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が、所定範囲の値からずれているか否かを判定（Ｓ３）し、所定範囲の値からずれていない場合には（Ｓ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定範囲の値からずれている場合には（Ｓ３にてＹＥＳ；異常を検知）、判定部１６ｂは、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The
上記判定結果がＮＯの場合、発光部７を透過し、検出部１５によって検出されるレーザ光Ｌ０の強度は、予め定められた所定範囲の値（ほぼ一定値およびその近傍の値）を保っており、発光装置１が正常に動作していることを意味する。正常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザ素子２に供給し続けるように電源１７を制御する。すなわち、半導体レーザ素子２の発振は継続される（Ｓ４）。このとき、発光部７は、第１の蛍光ＬＰＬを発光しているので、ユーザは発光装置１が正常に動作していることを視覚的に認識できる。
When the determination result is NO, the intensity of the laser light L0 that is transmitted through the
また、電流制御部１６ｃは、発光装置１が正常に動作していることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態報知部１８ａに出力する（Ｓ５）。このとき、状態報知部１８ａは、発光装置１が正常に動作していることを示す情報を所定の表示画面に表示してユーザに報知（告知）しても良いし、上記情報を所定のスピーカ等を介して出力される音声としてユーザに報知しても良い。このことによっても、ユーザは発光装置１が正常に動作していることを認識できる。
In addition, the
一方、上記判定結果がＹＥＳの場合、発光装置１の光学系が異常な状態であると考えられる。そこで、異常情報を受信すると、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値Ｉｔｈを下回る値とするように電源１７を制御する（Ｓ６）。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは出射光ＬＲＤとして自然放出光ＬＥＬが出射される（Ｓ７）。このとき、発光部７は、第１の蛍光ＬＰＬよりも発光量が小さい第２の蛍光ＬＰＬを発光するので、ユーザは発光装置１に何らかの異常が発生していることを視覚的に確認することができる。
On the other hand, when the determination result is YES, it is considered that the optical system of the
また、電流制御部１６ｃは、発光装置１が異常な状態にあることを示す情報をユーザインターフェース１８の状態報知部１８ａに出力する（Ｓ８）。このとき、状態報知部１８ａは、発光装置１に何らかの異常が生じていることを示す情報を所定の表示画面に表示してユーザに報知（告知）しても良いし、上記情報を所定のスピーカ等を介して出力される音声としてユーザに報知しても良い。このことによっても、ユーザは発光装置１に何らかの異常が発生していることを把握することができる。
In addition, the
＜発光装置１の構成＞
発光装置１は図１に示すように、半導体レーザ素子２、非球面レンズ３、発光部７、反射鏡（第１反射鏡）８、透明板９、検出部１５、制御部１６、電源１７、ユーザインターフェース１８および発光部保持部材１９を備えている。以下では、発光装置１が備えるそれぞれの構成部材について説明する。
<Configuration of
As shown in FIG. 1, the
（半導体レーザ素子２の概要）
まず、図５および図６に基づき、半導体レーザチップ２０の構成および機能の概要について説明する。図５は、半導体レーザチップ２０における、光出力（強度）の注入電流依存性を定性的に示す図であり、図５（ａ）は、注入電流と光出力（強度）との関係を示し、図５（ｂ）は、注入電流に依存して変化する発光スペクトルを示す。なお、図５（ｂ）は、レーザ光Ｌ０の発振時には、発光ピーク波長が、かろうじて紫外線領域（例えば３９８ｎｍ）にあり、自然放出光ＬＥＬを放出しているときには、発光ピーク波長が、一見すると、紫外線領域にあるように見えるが、実際は、可視光領域（例えば４０１ｎｍ）にあるような半導体レーザチップ２０の発光スペクトルの一例を示している。
(Outline of semiconductor laser element 2)
First, an outline of the configuration and functions of the
また、図６（ａ）は、半導体レーザチップ２０の回路図を模式的に示したものであり、図６（ｂ）は、半導体レーザチップ２０が自然放出光ＬＥＬを出射している様子を示す模式図であり、（ｃ）は、半導体レーザチップ２０がレーザ光Ｌ０を出射している様子を示す模式図である。
6 (a) is a circuit diagram of the
図６に示すように、半導体レーザチップ２０は、出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）を出射する励起光源として機能するものである。
As shown in FIG. 6, the
この半導体レーザチップ２０は、図５（ａ）に示すように、閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給されたときにレーザ光Ｌ０を発振し、上記閾値Ｉｔｈを下回る注入電流が供給されたときに自然放出光ＬＥＬを出射する。
The
また、図５（ｂ）に示すように、レーザ光Ｌ０の発光スペクトルＡは、発光ピーク波長（例えば３９８ｎｍ）付近の光強度が非常に強く、半値幅が非常に狭いスペクトルとなる。一方、同図に示すように、自然放出光ＬＥＬの発光スペクトルＢは、発光ピーク波長（例えば４０１ｎｍ）付近の光強度が周囲と比較して多少強くなっているものの、半値幅が広く、ブロードなスペクトルとなる。 Further, as shown in FIG. 5B, the emission spectrum A of the laser beam L0 is a spectrum having a very strong light intensity near the emission peak wavelength (eg, 398 nm) and a very narrow half width. On the other hand, as shown in the figure, the emission spectrum B of the spontaneous emission light L EL has a wide half-value width and a broad width although the light intensity near the emission peak wavelength (eg, 401 nm) is somewhat stronger than the surroundings. Spectrum.
このため、半導体レーザチップ２０の構造および／または組成などにもよるが、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０の光強度に対する自然放出光ＬＥＬの光強度の比は、１／１０〜１／１００程度となる。なお、上記のように、発光部７からの発光は、何らかの対象物を照らす照明光として使用するのではなく、半導体レーザチップ２０から放出される光の状態を知らせるインジケータとして利用するので、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬの光強度は大きいほどよい。
For this reason, although it depends on the structure and / or composition of the
次に、半導体レーザチップ２０として、１つのチップに１つの発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよいし、複数の発光点を有する半導体レーザチップを用いてもよい。また、複数の半導体レーザ素子を配列させた半導体レーザモジュールを励起光源として用いてもよい。本実施形態では、１チップに１つの発光点（１ストライプ）を有する半導体レーザチップ２０を単体で励起光源として用いている。
Next, as the
半導体レーザチップ２０は、例えば、波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）のレーザ光を発振し、動作電圧を５Ｖ、注入電流を０．７Ａとした場合に光出力が０．２Ｗとなる。
For example, the
発光部７として好適に利用できる蛍光体は、１００ｎｍ〜４００ｎｍの波長領域（紫外線領域）の少なくとも一部の波長領域に含まれる波長を有する光を励起スペクトルとして有する蛍光体であり、上記紫外線領域の少なくとも一部の波長領域にレーザ光Ｌ０の発振波長が含まれていることが好ましい。
A phosphor that can be suitably used as the
上記構成によれば、紫外線領域の少なくとも一部の波長領域に含まれる波長を有する光を励起スペクトルとして有さない蛍光体よりも、蛍光体の励起効率が高くなる。このため、発光部７に対する蛍光体の配合比が一定の場合、第１の蛍光ＬＰＬと第２の蛍光ＬＰＬとを互いに視覚的に区別して認識できる範囲内で発光部７の大きさを小さくすることができる。
According to the above configuration, the excitation efficiency of the phosphor is higher than that of the phosphor that does not have the light having the wavelength included in at least a part of the wavelength region of the ultraviolet region as the excitation spectrum. For this reason, when the mixing ratio of the phosphor with respect to the
また、発光部７としてより好適に利用できる蛍光体は、吸収ピーク波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）の範囲内にある出射光ＬＲＤによって効率良く励起される蛍光体である。なぜなら、紫外線領域内に吸収ピーク波長を有さない蛍光体よりも、蛍光体の励起効率が高くなるからである。なお、発光部７の詳細および蛍光体の具体例などについては後述する。
Further, the phosphor can be more suitably used as a
半導体レーザチップ２０の光出力は、上記の光出力に限定されず、例えば、１ｍＷ以上であれば良い。また、発光部７に照射されるレーザ光の光密度は、１ｍＷ／ｃｍ２以上であれば良い。この範囲の光出力であれば、紫外線（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）が装置の外部に投光されているか否か、発光装置１が正常に動作しているか否かを視覚的に確認することができる。
The optical output of the
（半導体レーザチップ２０の構造）
次に、半導体レーザチップ２０の基本構造について図６を参照しながら説明する。半導体レーザチップ２０は半導体レーザ素子２の内部に実装されている（詳しくは、半導体レーザ素子２の構造の項に記載）。
(Structure of the semiconductor laser chip 20)
Next, the basic structure of the
図６（ａ）は、半導体レーザチップ２０を駆動する際の回路図を模式的に示したものであり、図６（ｂ）は、半導体レーザチップ２０の基本構造を示す斜視図である。図６（ｂ）に示すように、半導体レーザチップ２０は、カソード電極２３、基板２２、クラッド層１１３、活性層１１１、クラッド層１１２、アノード電極２１がこの順に積層された構成である。すなわち、活性層１１１は、クラッド層１１３及びクラッド層１１２で挟まれた構造になっている。
FIG. 6A schematically shows a circuit diagram when driving the
基板２２は、半導体基板であり、本願のように蛍光体を励起する為の青色〜紫外の励起光を得る為にはＧａＮ、サファイア、ＳｉＣを用いることが好ましい。一般的には、半導体レーザ用の基板の他の例として、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｉＣ等のＩＶ属半導体、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂおよびＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、ＣｒＯ２およびＣｅＯ２等の酸化物絶縁体、並びに、ＳｉＮなどの窒化物絶縁体のいずれかの材料が用いられる。
The
アノード電極２１は、クラッド層１１２を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。
The
カソード電極２３は、基板２２の下部から、クラッド層１１３を介して活性層１１１に電流を注入するためのものである。なお、電流の注入は、アノード電極２１・カソード電極２３に順方向バイアスをかけて行う。
The
青色〜紫外の励起光を得る為には、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３の材料としてＡｌＩｎＧａＮから成る混晶半導体が用いられる。一般に半導体レーザの活性層・クラッド層としては、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｐ、Ｎ、Ｓｂを主たる組成とする混晶半導体が用いられ、そのような構成としても良い。また、活性層１１１、クラッド層１１２およびクラッド層１１３は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｓ、Ｓｅ、ＴｅおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体によって構成されていてもよい。
In order to obtain blue to ultraviolet excitation light, a mixed crystal semiconductor made of AlInGaN is used as the material of the
また、クラッド層１１３およびクラッド層１１２は、ｎ型およびｐ型それぞれのＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＰ、ＡｌＡｓ、ＧａＮ、ＩｎＮ、ＩｎＳｂ、ＧａＳｂ、及びＡｌＮに代表されるＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体、並びに、ＺｎＴｅ、ＺｅＳｅ、ＺｎＳおよびＺｎＯ等のＩＩ−ＶＩ属化合物半導体のいずれの半導体によって構成されていてもよい。
The
活性層１１１は、注入された電流により発光が生じる領域である。活性層１１１とクラッド層１１２及びクラッド層１１３との屈折率に差があることにより、発光した光が活性層１１１内に閉じ込められる。なお、活性層１１１は、多層量子井戸構造を形成していてもよい。
The
クラッド層１１３・クラッド層１１２および活性層１１１などの各半導体層との膜形成については、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）法やＭＢＥ（分子線エピタキシー）法、ＣＶＤ（化学気相成長）法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。各金属層の膜形成については、真空蒸着法やメッキ法、レーザアブレーション法、スパッタ法などの一般的な成膜手法を用いて構成できる。
As for film formation with each semiconductor layer such as the
（自然放出光とレーザ光）
次に、半導体レーザチップ２０に供給する注入電流と、半導体レーザチップ２０が出射する出射光ＬＲＤの発光強度との相関関係について、図５および図６を参照しながら説明する。同時に、自然放出光ＬＥＬおよびレーザ光Ｌ０が半導体レーザチップ２０から出射される様子についても説明する。
(Spontaneously emitted light and laser light)
Next, the correlation between the injection current supplied to the
半導体レーザチップ２０のアノード電極２１およびカソード電極２３に順バイアスの電圧を印加することによって、活性層１１１に注入電流を供給する（図６（ａ）参照）。一般的な半導体レーザチップにおける光出力（Ｌ）の注入電流（Ｉ）依存性を図５に示す。一般的な半導体レーザチップにおいて図５に示すように、光出力が増加する傾き（ΔＬ／ΔＩ）が緩やかな領域（第１の領域）および急な領域（第２の領域）が存在する。第２の領域の直線を外挿することで得られるｘ切片（Ｉ切片）の値が閾値Ｉｔｈである。
An injection current is supplied to the
注入電流が０より大きく、かつ閾値Ｉｔｈを下回る場合、半導体レーザチップ２０から出射される光は、電子とホールとの再結合によって生じる自然放出光ＬＥＬのみである。活性層１１１はクラッド層１１２および１１３に挟まれた構造であるため、自然放出光ＬＥＬは活性層１１１の面内方向に伝播する。すなわち、図６（ｂ）に示すように自然放出光ＬＥＬは半導体レーザチップ２０が備える活性層１１１の断面から等方的に出射される。なお、自然放出光ＬＥＬはインコヒーレントな光である。以下では、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射される状態をＥＬモードと呼ぶ。
If the injection current is greater than 0 and less than the threshold value I th, the light emitted from the
半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動されている場合、出射光ＬＲＤの成分は自然放出光ＬＥＬのみでありレーザ光Ｌ０は含まれない。
When the
閾値Ｉｔｈ以上の注入電流が供給される場合、半導体レーザチップ２０からレーザ光Ｌ０が出射される。以下では、半導体レーザ素子２からレーザ光Ｌ０が出射される状態をレーザモードと呼ぶ。
When the threshold I th or more injection current is supplied, the laser beam L0 is emitted from the
半導体レーザ素子２がレーザモードで駆動されている場合、半導体レーザ素子２から出射される光の大半はレーザ光Ｌ０だが、自然放出光ＬＥＬも含まれている。
When the
活性層１１１には、誘導放出によって増幅される光を閉じ込めるために互いに対向して設けられる表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５が形成されている。この表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５が鏡の役割を果すことによって、半導体レーザチップ２０は共振器として機能する。
The
一般的な半導体レーザチップにおいて、表側へき開面および裏側へき開面の少なくとも何れか一方は、完全に光を反射する鏡とは異なり、反射率が１よりかなり低く設定されている。半導体レーザチップ２０においては、表側へき開面１１４の反射率を１よりかなり低く設定している。表側へき開面１１４と対向する裏側へき開面１１５には、それぞれのへき開面の反射率を所望の値とするための反射膜（図示せず）が形成されている。
In a general semiconductor laser chip, at least one of the front side cleaved surface and the back side cleaved surface is set to have a reflectance considerably lower than 1 unlike a mirror that completely reflects light. In the
上記構成を備えることによって、誘導放出によって増幅される光の一部は、表側へき開面１１４の発光点１０３からレーザ光Ｌ０として出射される（図６（ｃ）参照）。半導体レーザチップ２０における発光点１０３のサイズはおよそ１μｍ×１０μｍと非常に小さい。
With the above configuration, a part of the light amplified by the stimulated emission is emitted as the laser light L0 from the
レーザ光Ｌ０は誘導放出によって増幅される光なので、その波長および位相が揃ったコヒーレントな光である。また、表側へき開面１１４および裏側へき開面１１５の間を何度も往復したのちに出射されるため、レーザ光Ｌ０は極めて平行度の高い光として出射される。
Since the laser light L0 is light amplified by stimulated emission, it is coherent light having the same wavelength and phase. Further, since the laser beam L0 is emitted after reciprocating between the front-
（レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係の変化）
次に、光学系に異常が生じた場合の一例として、発光部７を通過するレーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が変化したような場合について説明する。
(Change in relative positional relationship between predetermined path of laser beam L0 and light emitting unit 7)
Next, as an example of a case where an abnormality occurs in the optical system, a case where the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light L0 passing through the
上記のように、本実施形態の発光装置１では、発光部７からの発光は、何らかの対象物を照らす照明光として使用するのではなく、半導体レーザ素子２から放出される光の状態を知らせるインジケータとして利用する。
As described above, in the
このため、図１に示すように、発光部７の設置位置は、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光Ｌ０の光強度が最大となる反射鏡８の焦点位置（半導体レーザ素子２のレーザ光Ｌ０の光軸上の位置）またはその近傍から少し下方にずれた位置に設置している。これにより、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光Ｌ０の損失をできるだけ小さくすることができる。
For this reason, as shown in FIG. 1, the installation position of the
検出部１５は、発光部７を通過するレーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係の変化を検知する。
The
これにより、検出部１５は、発光部７を通過するレーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係に変化が生じたときに（異常が生じたときに）、当該変化を検出することができる。レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係の変化には、レーザ光Ｌ０の所定の経路がずれること、発光部７の位置がずれること、およびその両方が起こることが含まれる。
Thereby, the
制御部１６は、上記相対位置関係が変化したことを検出部１５が検出した場合、半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子２が自然放出光ＬＥＬを出射するように制御する。このことによって、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係に異常が生じた場合に、半導体レーザ素子２から出射される光を、レーザ光Ｌ０から自然放出光ＬＥＬへ切り替えることができる。
なお、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係の変化を、レーザ光Ｌ０の強度の変化として検出するようになっている。
The
例えば、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が正常な場合は、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０の光量は、ほぼ一定となり、検出部１５が検出する発光部７からの蛍光の光量も、ほぼ一定となる。したがって、検出部１５が検出するレーザ光Ｌ０の強度は、ほぼ一定の値もしくはその近傍の値となる（すなわち、所定範囲の値となる）。
For example, when the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam L0 and the
一方、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係が正常な状態から変化すると、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０の光量が変化し（増加または減少）、検出部１５が検出する蛍光の光量も変化する（増加または減少）。したがって、検出部１５が検出するレーザ光Ｌ０の強度は、所定範囲の強度からずれた強度となる。
On the other hand, when the relative positional relationship between the predetermined path of the laser beam L0 and the
そこで、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定範囲の強度からずれた強度である場合、制御部１６は、半導体レーザ素子２に閾値を下回る注入電流を供給し、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬを出射するように制御する。
Therefore, when the intensity of the laser light L0 detected by the
これにより、レーザ光Ｌ０の強度に基づいて、半導体レーザ素子２から出射される光を、レーザ光Ｌ０から自然放出光ＬＥＬへ切り替えることができる。このため、レーザ光Ｌ０の所定の経路と発光部７との相対位置関係に異常が生じたことを確認できる。
Thus, based on the intensity of the laser beam L0, the light emitted from the
（照明光ＬＯＵＴ）
発光装置１が正常な状態であれば、発光部７が含む蛍光体によりレーザ光Ｌ０の一部は第１の蛍光ＬＰＬに変換される。このため、発光部７で吸収されなかったレーザ光Ｌ０の残りの一部とともに第１の蛍光ＬＰＬが照明光ＬＯＵＴとして外部に投光される。これにより、紫外線領域のレーザ光Ｌ０が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。
(Illumination light L OUT )
If the
一方、発光部７は、自然放出光ＬＥＬの一部を受けて第２の蛍光ＬＰＬを発する。このため、自然放出光ＬＥＬの残りの一部とともに第２の蛍光ＬＰＬが照明光ＬＯＵＴとして外部に投光される。また、第２の蛍光ＬＰＬは、第１の蛍光ＬＰＬよりも発光量が小さいので半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるのか、それとも自然放出光ＬＥＬの出射状態にあるのかを視覚的に区別することができる。すなわち、自然放出光ＬＥＬが外部に投光されているか否かを確認することができる。
On the other hand, the
これにより、発光部７が第１の蛍光ＬＰＬを発光しているか否かにより、紫外線領域のレーザ光Ｌ０が外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。
Thus, depending on whether the
一方、発光部７が第２の蛍光ＬＰＬを発光しているか否かにより、自然放出光ＬＥＬが外部に投光されているか否かを視覚的に確認することができる。
On the other hand, whether or not the spontaneous emission light L EL is projected to the outside can be visually confirmed based on whether or not the
以上により、紫外線（上記レーザ光Ｌ０または上記自然放出光ＬＥＬの一部）が外部に投光されているか否かを発光部７を見ることにより視覚的に確認することができる。
Thus, ultraviolet (part of the laser light L0 or the spontaneous emission light L EL) can be confirmed visually by looking whether the
また、レーザモードにおける照明光ＬＯＵＴの光出力（または発光部７の発光量）と比較して、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴの光出力（または発光部７の発光量）は低い。よって、照明光ＬＯＵＴを見た人は、発光装置１が正常な状態、または、異常な状態のいずれかの状態にあるかを判断することができる。
Further, as compared with the light output of the illumination light L OUT in the laser mode (or the light emission amount of the light emitting portion 7), the light output of the illumination light L OUT in EL mode (or the light emission amount of the light emitting portion 7) is low. Therefore, the person who has seen the illumination light L OUT can determine whether the
（半導体レーザ素子２の構造）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子２の構成を、図７を参照しながら説明する。図７（ａ）は、半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す斜視図であり、図７（ｂ）および（ｃ）は半導体レーザ素子２の構成を模式的に示す断面図である。図７（ｂ）および（ｃ）は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２を、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。
(Structure of semiconductor laser element 2)
The configuration of the
また、半導体レーザ素子２の比較例として、従来の半導体レーザ素子３００の断面図を図２０に示す。
As a comparative example of the
半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０、サブマウント２４、ステム２５、配線２６、キャップガラス２７およびキャップ２８を備えている。半導体レーザチップ２０はサブマウント２４に固定されており、サブマウント２４はステム２５に固定されている。半導体レーザチップ２０のカソード電極２３はサブマウント２４と電気的に導通している。アノード電極２１およびサブマウント２４は、配線２６を介して注入電流を供給するための電極に接続されている。
The
サブマウント２４は、半導体レーザチップ２０の駆動に伴い生じる熱を排熱するためのヒートシンクとして機能する。したがって、熱伝導率の高い金属であるアルミニウム、銅およびＳｉＣのいずれかからなることが望ましい。ステム２５を構成する材料としては、金めっきした鉄および金めっきした銅のいずれかを用いることができる。半導体レーザチップ２０において生じる熱を排熱する観点からは、ステム２５も熱伝導率の高い金属で構成されていることが好ましい。この場合は、注入電流を供給するための電極とステム２５との間に絶縁部材（図示せず）を配置して、アノード電極２１およびカソード電極２３が電気的に短絡しないようにする。
The submount 24 functions as a heat sink for exhausting heat generated when the
半導体レーザ素子２と半導体レーザ素子３００とは、それぞれのキャップ２８および２２８の構成が大きく異なる。
The
半導体レーザ素子３００の場合、半導体レーザチップ２２０から出射される光として想定しているのはレーザ光Ｌ０のみである。レーザ光Ｌ０は指向性および平行度が著しく高いため、半導体レーザチップ２２０から出射されたレーザ光Ｌ０の大半は、キャップガラス２２７を透過する。そのため、キャップ２２８の内側形状に特別な配慮は必要なく、図２０に示すように単純な筒状の形状になっている。
In the case of the
半導体レーザ素子２の場合、半導体レーザチップ２０から出射される光として、レーザ光Ｌ０に加えて自然放出光ＬＥＬを想定している。自然放出光ＬＥＬは、半導体レーザチップから等方的に出射される。そのため、半導体レーザ素子３００を用いると、半導体レーザチップ２２０が出射する自然放出光ＬＥＬのうち、ごくわずかな自然放出光ＬＥＬのみがキャップガラス２２７を透過する（図２０参照）。したがって、半導体レーザ素子３００が出射する自然放出光ＬＥＬの光出力は低下する。
In the case of the
半導体レーザチップが自然放出光ＬＥＬを出射する場合、半導体レーザチップから等方的に出射される自然放出光ＬＥＬの配光を制御し、半導体レーザ素子の光出力を向上させるパッケージを設けることが好ましい。 When the semiconductor laser chip emits spontaneous emission light L EL , a package for controlling the light distribution of the spontaneous emission light L EL isotropically emitted from the semiconductor laser chip and improving the light output of the semiconductor laser element is provided. Is preferred.
半導体レーザ素子２は、半導体レーザチップ２０が出射する自然放出光ＬＥＬの配光制御を行い、光出力を向上させることを目的に、半導体レーザチップ２０が出射した自然放出光ＬＥＬの配光制御を行う光学部材（例えば、反射鏡）が半導体レーザチップ２０とともにパッケージされている。
The
具体的には、半導体レーザ素子２は、図７（ｂ）および（ｃ）に示すように、上記反射鏡として、半導体レーザチップ２０を覆う反射曲面を有する反射鏡２８ａ（第１反射面）と、当該反射鏡２８ａと対向する反射膜２９（第２反射面）とを有している。反射鏡２８ａは、キャップ２８の内側（半導体レーザチップ２０が配置されている側）に形成されている。
Specifically, as shown in FIGS. 7B and 7C, the
キャップ２８において、半導体レーザチップ２０の表側へき開面に対向する領域には、レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬを透過するキャップガラス２７（窓部）が配置されている。特に、キャップガラス２７は、反射鏡２８ａおよび反射膜２９によって配光制御された自然放出光ＬＥＬを外部へ出射する窓部として機能する。
In the
反射鏡２８ａの形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を円柱であるキャップ２８の中心線と一致させ回転軸とする。上記放物線を、上記回転軸を中心として回転することにより上記回転放物面を得ることができる。反射鏡２８ａおよび反射膜２９は、ステム２５とキャップ２８とによって形成される、閉じた空間の内側領域に設けられている。
The shape of the reflecting
半導体レーザ素子２が、キャップ２８および反射膜２９を備えることによって、半導体レーザチップ２０から出射される自然放出光ＬＥＬのうち、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬの配光制御が行われる。具体的には、自然放出光ＬＥＬの多くが、反射鏡２８ａおよび反射膜２９において複数回にわたって反射される。その結果、直接キャップガラス２７を透過しない自然放出光ＬＥＬもキャップガラス２７を透過することが可能となり、半導体レーザ素子２から出射される自然放出光ＬＥＬの光出力が向上する（図７（ｃ）参照）。
By providing the
半導体レーザ素子２が上記パッケージを備えることにより、ＥＬモードにおける照明光ＬＯＵＴの光出力（または、発光部７の発光量）を向上させる。その結果、半導体レーザ素子２が出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）を放出しているか否か、または、発光装置１の光学系に異常が生じているか否かをより視覚的に確認し易くすることができる。
When the
反射鏡２８ａの表面は、半導体レーザ素子２の発振波長（例えば、１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内における特定の波長）近傍の波長領域において反射率の高い材料が被服されていることが好ましい。同様に、反射膜２９も半導体レーザ素子２の発振波長の近傍の波長領域において反射率の高い材料からなることが好ましい。上記の構成を備えることによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬの反射に伴う光強度の減衰を抑制することができる。
The surface of the reflecting
上記の１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内における特定の波長近傍の波長領域において反射率の高い材料としては、例えば、銀、アルミニウムおよびロジウムのいずれかを用いることができる。これらの材料からなる被服を形成するためには、スパッタリングなどの一般的な成膜方法を用いることができる。なお、材料として銀やアルミニウムを用いるときは、表面の酸化を防止するための何らかの表面処理をさらに施すことが好ましい。 As a material having a high reflectance in a wavelength region in the vicinity of a specific wavelength within the range of 100 nm to 400 nm, for example, any of silver, aluminum, and rhodium can be used. In order to form a garment made of these materials, a general film forming method such as sputtering can be used. In addition, when using silver and aluminum as a material, it is preferable to perform some surface treatment for preventing the oxidation of the surface.
なお、反射鏡２８ａの形状は回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡２８ａの形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡２８ａは、キャップ２８の中心線を回転軸として放物線、楕円および円を回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
The shape of the reflecting
また、反射鏡２８ａの形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。
The shape of the reflecting
（非球面レンズ３）
非球面レンズ３は、半導体レーザ素子２から出射された出射光ＬＲＤの指向性を制御するためのレンズである（図１参照）。半導体レーザ素子２からは、出射光ＬＲＤとしてレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬが出射される。
(Aspherical lens 3)
The
通常は、半導体レーザ素子２はレーザ光Ｌ０を出射する。非球面レンズ３を用いてレーザ光Ｌ０の指向性を制御することによって、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０の一部の光量と、照明光ＬＯＵＴとして外部に放射されるレーザ光Ｌ０の残りの一部の光量とのバランスを調整することができる。
Normally, the
なお、本実施形態では、半導体レーザ素子２の出射光ＬＲＤの出射側に配置されるレンズの一例として、非球面レンズ３を使用している。
In the present embodiment, the
しかしながら、非球面レンズ３に替えて出射光ＬＲＤのスポット径を増加または減少させるレンズを使用しても良い。この場合、発光部７に照射されるレーザ光Ｌ０の一部の光量と、照明光ＬＯＵＴとして外部に放射されるレーザ光Ｌ０の残りの一部の光量とのバランスをより精度良く調整することができる。
However, a lens that increases or decreases the spot diameter of the outgoing light LRD may be used instead of the
一方、制御部１６が備える判定部１６ｂによって、発光装置１の光学系に異常があると判定された場合は、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射する。
On the other hand, when the
自然放出光ＬＥＬは、反射鏡２８ａの形状、キャップガラス２７の直径および半導体レーザチップ２０の実装位置に依存して決定される所定の立体角内を進む光として出射される。したがって、自然放出光ＬＥＬは指向性を有した光であるが、その指向性はレーザ光Ｌ０と比較して低いといえる。非球面レンズ３を用いることで、自然放出光ＬＥＬの指向性を制御し、発光部７に照射される自然放出光ＬＥＬの一部の光量と、照明光ＬＯＵＴとして外部に放射される自然放出光ＬＥＬの残りの一部の光量と、をバランス良く調整することができる。
The spontaneous emission light L EL is emitted as light traveling in a predetermined solid angle determined depending on the shape of the reflecting
非球面レンズ３として、例えばアルプス電気製のＦＬＫＮ１ ４０５を用いることができる。上述の機能を有するレンズであれば、非球面レンズ３の形状および材質は特に限定されないが、出射光ＬＲＤの波長（１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内）近傍の透過率が高く、かつ耐熱性のよい材料であることが好ましい。このような材料としては、石英ガラスを例示することができる。
As the
なお、発光部７に照射される出射光ＬＲＤの一部の光量と、照明光ＬＯＵＴとして外部に放射される出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）の残りの一部の光量と、を調整する必要がない場合には、上記の、非球面レンズ３または出射光ＬＲＤのスポット径を増加または減少させるレンズを設けない構成としてもよい。
Incidentally, a part of the light quantity of the outgoing light L RD irradiated on the
本実施形態では、照明光ＬＯＵＴとして外部に放射する出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）の一部の光量と、発光部７に照射される出射光ＬＲＤの一部の光量とを調整するための手段として非球面レンズ３を用いているが、その手段は非球面レンズ３のみを用いる方法に限定されない。例えば、非球面レンズ３と発光部７との間に導光部を設置してもよい。また、上記導光部は、例えば、円錐台状の導光部材であり、上述した石英ガラスやその他の透明素材で構成する。なお、上記導光部材の形状は、円錐台状に限定されず、必要に応じて任意の形状を採用できる。例えば、導光部材の形状の他の一例として多角錐台形状などを挙示することができる。また、別の構成例としては、非球面レンズ３と発光部７との間に、導光部材として光ファイバーを設置しても良い。なお、非球面レンズ３や上記導光部を、上記の光学系に含めても良い。
In the present embodiment, a part of the amount of outgoing light L RD (laser light L0 or spontaneous emission light L EL ) radiated to the outside as illumination light L OUT and a part of outgoing light L RD irradiated on the
（非球面レンズ３の変形例）
レーザモードおよびＥＬモードの各モードにおけるスポット径を制御するための手段として、発光装置１は、非球面レンズ３の可動機構（図１には図示せず）を備えていても良い。上記可動機構を備えることによって、レーザモードおよびＥＬモードのそれぞれの場合に最適なスポット径を実現することができる。
(Modification of Aspherical Lens 3)
As a means for controlling the spot diameter in each of the laser mode and the EL mode, the
非球面レンズ３は、通常、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に配置されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２がＥＬモードで駆動するよう制御するとともに、上記可動機構に対して非球面レンズ３を移動するための信号を出力する。当該信号を受けて、上記可動機構は、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に非球面レンズ３を移動する。
The
また、発光装置１は固定式の非球面レンズ３と、可動機構によって移動する第２のレンズを備えていてもよい。この構成では、レーザモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、非球面レンズ３のみを用い、第２のレンズはレーザ光Ｌ０の光軸上から外れた位置に収納されている。非球面レンズ３は、レーザ光Ｌ０のスポット径が最適になる位置に固定されている。ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する際は、電流制御部１６ｃが、第２のレンズの可動機構に対して、第２のレンズを移動するための信号を出力する。第２のレンズの可動機構は、当該信号を受け、第２のレンズを収納位置から自然放出光ＬＥＬの光軸上に移動させ、自然放出光ＬＥＬのスポット径が最適になる位置に配置する。
The
（発光部７）
発光部７は、出射光ＬＲＤを受けて発光するものであり、出射光ＬＲＤを受けて第１の蛍光ＬＰＬまたは第２の蛍光ＬＰＬ（以下、単に「蛍光ＬＰＬ」という場合がある。）を発する蛍光体が封止材としてのガラス材（例えば、無機ガラス）の中に分散されたものである。発光部７に含まれる蛍光体の組成については後述する。なお、出射光ＬＲＤとして、レーザ光Ｌ０および自然放出光ＬＥＬが想定される。
(Light Emitting Unit 7)
The
図１に示すように、この発光部７は、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光Ｌ０の光強度が最大となる反射鏡８の焦点位置またはその近傍から少し下方にずれた位置に配置し、発光部保持部材１９によって固定している。発光部７の位置の固定方法は、この方法に限定されない。たとえば、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光Ｌ０の光強度が最大となる透明板９の中心の位置からずれた位置に接着することによって発光部７を固定してもよい。
As shown in FIG. 1, the
発光部７の形状は、特に限定されず、直方体であっても、円筒状であってもよいし、例えば、発光部７の形状を円環形状とし、該円環形状の中心軸を半導体レーザ素子２の光軸と一致させ、該円環形状の円環部分で上記光軸の周りを囲むようにしても良い。本実施形態では、発光部７は、例えば、直径２ｍｍ、厚さ１ｍｍの円柱状である。
The shape of the
発光部７の厚みは１ｍｍでなくともよい。上記厚みは、半導体レーザ素子２から放出される光の状態を知らせるインジケータとして十分な光量の蛍光ＬＰＬを得られるか、または、半導体レーザ素子２から出射されるコヒーレント性が高く発光点サイズの極めて小さなレーザ光Ｌ０を、人体への影響が少ない発光点サイズの大きな光に変換するのに十分な散乱機能が得られる厚みであればよい。
The thickness of the
このような発光部７の好ましい厚みを決定する要因のひとつとして、発光部７を構成する蛍光体と封止材との割合が挙げられる。発光部７における蛍光体の含有量が多くなれば、レーザ光Ｌ０を蛍光ＬＰＬに変換する効率が高まるため、発光部７の厚みを薄くできる。
One of the factors that determine the preferable thickness of the
また、発光部７の拡散機能をさらに高めるため、または発光部７を小型化するために、発光部７に拡散粒子を含ませても良い。なぜなら、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０の一部は、蛍光体を励起せずに素通りして外部に放射されるものも存在するので、拡散粒子にてレーザ光Ｌ０を散乱させた方が、蛍光体に当たる確率が高まるからである。
Further, in order to further enhance the diffusion function of the
拡散粒子を構成する物質として酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムおよびダイヤモンドなどを用いることができる。これら以外の物質からなる粒子を用いてもよいが、発光部７の出射光ＬＲＤ吸収に伴う発熱に耐えられる物質であることが好ましい。
Zirconium oxide, aluminum oxide, diamond, or the like can be used as a substance constituting the diffusing particles. Although particles made of a substance other than these may be used, it is preferable that the substance can withstand the heat generated by the emission light LRD absorption of the
発光部７が拡散機能を有しているので、半導体レーザ素子２から出射されるコヒーレント性が高く発光点サイズの極めて小さなレーザ光Ｌ０を、人体への影響が少ない発光点サイズの大きな光に変換し、照明光ＬＯＵＴとして出射できる。すなわち、レーザ光Ｌ０の空間的なコヒーレンシーを抑制することができる。これにより、万一、何らかの原因でレーザ光Ｌ０が人体へ照射された場合でも、人体への影響を少なくすることができる。
Since the
（蛍光体）
発光部７に含まれる蛍光体は、例えば、酸窒化物蛍光体、窒化物蛍光体、またはＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体である。
(Phosphor)
The phosphor included in the
例えば、出射光ＬＲＤの全部または一部は紫外線領域の光（不可視）であるので、発光部７に１００ｎｍ〜４００ｎｍ（紫外線領域）の出射光ＬＲＤが照射されたときに、可視光の照明光が生成されるように、可視光領域の蛍光を発する蛍光体を低融点ガラスに分散することによって、発光部７を構成する。この場合、発光部７は、出射光ＬＲＤを、可視光の蛍光ＬＰＬに変換する波長変換部材であるといえる。また、このとき、使用する低融点ガラスは可視光領域に加えて紫外線領域の透過率が高いものであることが好ましい。
For example, since all or a portion of the emitted light L RD is a light in the ultraviolet region (not visible), when the output light L RD of 100 nm to 400 nm (ultraviolet region) to the
なお、発光部７の発光色を（擬似）白色にする場合には、青色の蛍光体と黄色の蛍光体、ならびに、青色の蛍光体、緑色の蛍光体および赤色の蛍光体の混合物とすれば良い。
When the emission color of the
また、装置の外部に可視光が出ていれば良いため、蛍光体の発光色は、（擬似）白色に限定されず、青色、黄色、緑色、赤色などの任意の色相を有する単色光または、複数の色相を有する単色光を混合した混合色の光であっても良い。 Further, since it is sufficient that visible light is emitted outside the device, the emission color of the phosphor is not limited to (pseudo) white, and monochromatic light having an arbitrary hue such as blue, yellow, green, red, or It may be light of mixed color in which monochromatic light having a plurality of hues is mixed.
青色の蛍光体とは、４４０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する蛍光体である。黄色の蛍光体とは、５６０ｎｍ以上５９０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。緑色の蛍光体とは、５１０ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。赤色の蛍光体とは、６００ｎｍ以上６８０ｎｍ以下の波長範囲にピーク波長を有する光を発する蛍光体である。 The blue phosphor is a phosphor having a peak wavelength in a wavelength range of 440 nm to 490 nm. A yellow phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 560 nm to 590 nm. The green phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 510 nm or more and 560 nm or less. The red phosphor is a phosphor that emits light having a peak wavelength in a wavelength range of 600 nm to 680 nm.
酸窒化物蛍光体の一例として、サイアロン（ＳｉＡｌＯＮ）蛍光体と通称されるものを用いることができる。サイアロン蛍光体とは、窒化ケイ素のシリコン原子の一部がアルミニウム原子に、窒素原子の一部が酸素原子に置換された物質である。窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）および希土類元素などを固溶させて作ることができる。 As an example of the oxynitride phosphor, a so-called sialon (SiAlON) phosphor can be used. A sialon phosphor is a substance in which part of silicon atoms in silicon nitride is replaced with aluminum atoms and part of nitrogen atoms is replaced with oxygen atoms. It can be made by dissolving alumina (Al 2 O 3 ), silica (SiO 2 ), rare earth elements and the like in silicon nitride (Si 3 N 4 ).
なお、上記の黄色の蛍光体としては、紫外線領域の出射光ＬＲＤによって好適に励起されるＣａα‐ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ蛍光体を使用することが好ましい。 As the phosphor of the yellow, Caα-SiAlON is preferably excited by light emitted L RD ultraviolet region: it is preferable to use Eu phosphor.
酸窒化物蛍光体および窒化物蛍光体は、その他の蛍光体に比べて熱に対する安定性が高い。そのため、発光部７を作製する時にガラス粉末と蛍光体とを混合して熱処理を行っても、組成が変化することなくガラス中に安定に存在する。結果として発光効率の高い発光部７を得ることができる。
Oxynitride phosphors and nitride phosphors have higher heat stability than other phosphors. Therefore, even if the glass powder and the phosphor are mixed and heat-treated when the light-emitting
蛍光体の別の好適な例としては、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のナノメータサイズの粒子を用いた半導体ナノ粒子蛍光体を例示することができる。 As another suitable example of the phosphor, a semiconductor nanoparticle phosphor using nanometer-sized particles of a III-V compound semiconductor can be exemplified.
半導体ナノ粒子蛍光体の特徴の一つは、同一の化合物半導体（例えば、ＧａＮ）を用いても、その粒子径をナノメータのオーダーで変更することにより、量子サイズ効果によって発光色を変化させることができる点である。 One of the features of semiconductor nanoparticle phosphors is that even if the same compound semiconductor (eg, GaN) is used, the emission color can be changed by the quantum size effect by changing the particle diameter in the order of nanometers. This is a possible point.
また、この半導体ナノ粒子蛍光体は、半導体ベースであるので蛍光寿命が短く、励起光のパワーを素早く蛍光として放射できるのでハイパワーの励起光に対して耐性が強いという特徴もある。これは、この半導体ナノ粒子蛍光体の発光寿命が１０ナノ秒程度と、希土類を発光中心とする通常の蛍光体材料に比べて５桁も小さいためである。 In addition, since this semiconductor nanoparticle phosphor is semiconductor-based, it has a short fluorescence lifetime and can emit the excitation light power as fluorescence quickly, so that it is highly resistant to high-power excitation light. This is because the emission lifetime of the semiconductor nanoparticle phosphor is about 10 nanoseconds, which is five orders of magnitude smaller than that of a normal phosphor material having a rare earth as the emission center.
さらに、上述したように、発光寿命が短いため、レーザ光の吸収と蛍光体の発光を素早く繰り返すことができる。その結果、強いレーザ光に対して高効率を保つことができ、蛍光体からの発熱を低減させることができる。 Furthermore, as described above, since the emission lifetime is short, the absorption of the laser beam and the emission of the phosphor can be quickly repeated. As a result, high efficiency can be maintained with respect to strong laser light, and heat generation from the phosphor can be reduced.
よって、発光部７が熱により劣化（変色や変形）するのをより抑制することができる。これにより、光の出力が高い発光素子を光源として用いる場合に、発光装置の寿命が短くなるのをより抑制することができる。
Therefore, it is possible to further suppress the deterioration (discoloration or deformation) of the
（照明光ＬＯＵＴ）
発光装置１では、半導体レーザ素子２から放出される出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）の一部が照射されることにより発光部７から発する蛍光ＬＰＬ（第１の蛍光ＬＰＬまたは第２の蛍光ＬＰＬ）、および、出射光ＬＲＤの残りの一部を照明光ＬＯＵＴとして想定している。
(Illumination light L OUT )
In the
より具体的には、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０の一部が、発光部７に分散している蛍光体によって第１の蛍光ＬＰＬに変換される場合、半導体レーザ素子２から放出されるレーザ光Ｌ０の残りの一部、および、発光部７から放出される第１の蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴと呼ぶ。
More specifically, part of the laser beam L0 emitted in the
一方、発光装置１の光学系が異常な状態になり、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射された場合において、自然放出光ＬＥＬの一部が発光部７に照射されたときには、自然放出光ＬＥＬの一部が変換された蛍光ＬＰＬおよび発光部７に吸収されなかった自然放出光ＬＥＬの残りの一部が照明光ＬＯＵＴとなる。
On the other hand, when the optical system of the
発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０の一部が、発光部７によって散乱または拡散されたものの、蛍光体によって第１の蛍光ＬＰＬに変換されずに発光部７から放出される光を、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１とする。この場合、インコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１の波長はレーザ光Ｌ０と同じである。このため、より厳密には、このようなインコヒーレント化されたレーザ光Ｌ１も照明光ＬＯＵＴに含まれる。
Part of the laser beam L0 emitted in the
より具体的には、発光装置１では、以下の光のいずれか１つ、またはそれらの組み合わせを照明光ＬＯＵＴとして想定している。
・半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）。
・発光部７によってインコヒーレント化または発光点が拡大されたレーザ光Ｌ１。
・発光部７から放出される蛍光ＬＰＬ（第１の蛍光ＬＰＬまたは第２の蛍光ＬＰＬ）。
More specifically, in the
Emission light L RD emitted from the semiconductor laser element 2 (laser light L0 or spontaneous emission light L EL ).
A laser beam L1 that is made incoherent by the
Fluorescence L PL emitted from the light emitting unit 7 (first fluorescence L PL or second fluorescence L PL ).
具体的には、発光部７に照射されたレーザ光Ｌ０の一部が、発光部７に分散している蛍光体によって第１の蛍光ＬＰＬに変換される場合、半導体レーザ素子２から出射されるレーザ光Ｌ０の残りの一部、発光部７によってインコヒーレント化または発光点が拡大されたレーザ光Ｌ１、および、発光部７から放出される第１の蛍光ＬＰＬを照明光ＬＯＵＴと呼ぶ。
Specifically, part of the laser beam L0 emitted in the
発光装置１の光学系が異常な状態になり、半導体レーザ素子２から自然放出光ＬＥＬのみが出射された場合において、自然放出光ＬＥＬの一部が発光部７に照射されたときには、自然放出光ＬＥＬが変換された第２の蛍光ＬＰＬと自然放出光ＬＥＬの残りの一部とが照明光ＬＯＵＴとなる。
When the optical system of the
（検出部１５）
検出部１５は、上記の光学系の異常を検知する検知部の一例である。図１に示すように、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の所定の経路上かつ発光部７が出射光ＬＲＤを照射される面と対向する面側に配置されている。検出部１５は、発光部７の背後におけるレーザ光Ｌ０の光強度を検出することを目的としており、光学フィルタ１３および光検出器１４からなる。検出部１５はレーザ光の波長領域の光強度を検出し、その光強度を示す信号を検出データ取得部１６ａに出力する。検出部１５は、発光部７と同様に保持部材を用いて保持されればよい。
(Detector 15)
The
検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域の光を検出することが好ましい。そのためには、当該波長近傍の光を透過するバンドパスフィルターを光学フィルタ１３として用いればよい。
It is preferable that the
発光部７が発する様々な波長の蛍光ＬＰＬは光学フィルタ１３によって遮断される。そのため、レーザ光Ｌ０の波長近傍の波長領域を含む広い波長領域において検出感度を有する光検出器を光検出器１４として用いても、レーザ光Ｌ０の波長近傍の光を選択的に検出することができる。光検出器１４としては、例えばＳｉフォトダイオードを用いることができる。
Fluorescent L PL of different wavelengths the
光検出器１４が、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを遮る位置に配置されている場合には、光検出器１４が有する受光面のサイズは、できるだけ小さいことが好ましい。
When the
また、検出部１５と発光部７との間の距離は、レーザ光Ｌ０の検出効率等を考慮して適切に設定することが好ましい。より具体的には、検出部１５によるレーザ光Ｌ０の検出効率があまり低くならず、かつ、発光部７が放射する蛍光ＬＰＬを検出部１５が遮る領域があまり大きくならない範囲で、検出部１５と発光部７との間の距離を設定する。
Further, it is preferable that the distance between the
発光装置１において不測の事態が発生し、発光部７が所定の位置からずれた場合、光検出器１４にはレーザ光Ｌ０が直接入射することが考えられる。したがって、光検出器１４は、高強度の光が入射した場合でも破損することなく、光強度に応じた信号（電圧または電流）を出力することが可能な光検出器であることが好ましい。すなわち、光検出器１４は広いダイナミックレンジを有していることが好ましい。
If an unexpected situation occurs in the light-emitting
光学フィルタ１３は上述のバンドパスフィルターに限定されず、たとえばショートパスフィルターを使うこともできる。ショートパスフィルターとは、所定の波長より短い波長を透過するフィルタの総称である。出射光ＬＲＤの波長が１００ｎｍ〜４００ｎｍの範囲内の特定の波長である場合、例えばカットオフ波長が特定の波長＋１０ｎｍ程度のショートパスフィルターを光学フィルタ１３として用いることができる。
The
光検出器１４から出力される信号は微弱であるため、発光装置１は当該信号を増幅するためのアンプを備えていてもよい（図１には図示せず）。上記アンプは、光検出器１４の一部として光検出器１４に組み込まれていてもよいし、反射鏡８の外側直近に設けてもよい。また、検出データ取得部１６ａがアンプを含む構成としてもよい。
Since the signal output from the
（制御系）
制御部１６は、検出データ取得部１６ａ、判定部１６ｂおよび電流制御部１６ｃを備えている。
(Control system)
The
検出データ取得部１６ａは、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度を示す情報（レーザ光強度情報）を検出部１５から取得し、当該レーザ光強度情報を判定部１６ｂへ出力する。
The detection
判定部１６ｂは、レーザ光強度情報が示すレーザ光Ｌ０の強度が、所定範囲（ほぼ一定値およびその近傍）の値（強度）からずれているか否かを判定する。そして、判定部１６ｂは、上記強度が所定範囲の値からずれていない場合には、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力し、上記強度が所定範囲の値からずれている場合には、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The
電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、半導体レーザ素子２の駆動モード（レーザモードまたはＥＬモード）を切り替える。具体的には、電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２をレーザモードで駆動する場合には、電源１７を制御することにより所定の電流値の注入電流を半導体レーザ素子２に供給する。一方、半導体レーザ素子２をＥＬモードで駆動する場合には、電流制御部１６ｃは、電源１７を制御することにより、注入電流が０より大きく、かつ閾値Ｉｔｈを下回る電流値を有するように、注入電流を変化させる。
The
本実施形態において、電流制御部１６ｃが電源１７を制御する構成としているが、電源１７と半導体レーザ素子２との間に、半導体レーザ素子２に供給される電流値を制御する電流制御部を設けてもよい。この電流制御部は、出力電流値を制御することができる定電圧源としての機能を備えていればよく、半導体レーザ素子２に供給する電圧を一定（例えば５Ｖ）とし、電流を可変制御する。
In the present embodiment, the
ユーザインターフェース１８は、状態報知部１８ａおよびスイッチ１８ｂを備えている。スイッチ１８ｂは、ユーザが発光装置１の点灯（オン状態）および消灯（オフ状態）を切り替えるためのスイッチに加えて、半導体レーザ素子２の駆動モードを任意に切り替えるためのモード切替スイッチを備えていてもよい。
The
上記モード切替スイッチを備えることによって、レーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。すなわち、発光装置１は、ユーザからの指示に従ってレーザモードとＥＬモードとを切り替えることができる。
By providing the mode switch, the laser mode and the EL mode can be switched. That is, the
なお、判定部１６ｂは、上記正常情報および異常情報を状態報知部１８ａへ出力してもよい。当該正常情報を受け取ると、状態報知部１８ａは、発光装置１が正常な状態で点灯されていることをユーザに報知（通知）する。
The
一方、上記異常情報を受け取ると、状態報知部１８ａは、発光装置１が異常な状態にあることをユーザに通知する。
On the other hand, when the abnormality information is received, the
すなわち、状態報知部１８ａは、上記正常情報または異常情報を受け取ると、発光装置１が正常な状態で点灯していること、あるいは異常な状態にあることをユーザに通知する。
That is, when the
また、発光装置１は正常な状態であるが、上記モード切替スイッチによってＥＬモードで駆動されている場合は、状態報知部１８ａは、発光装置１は正常であり、かつ、ＥＬモードで駆動されていることをユーザに通知する。
When the
このような判定部１６ｂ（すなわち、発光装置１に異常があることを通知する異常通知手段）が状態報知部１８ａに組み込まれていてもよい。
Such a
（抵抗値検出部１５ａ、渦電流検出部１５ｂ）
次に、図２および図４に基づき、検知部の別の形態について説明する。図２は、透明板９の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、図２の（ａ）は、導電膜９ａの抵抗値の変化により、透明板９の異常を検知する形態の一例を示し、図２の（ｂ）は、導電膜の渦電流の変化により、透明板９の異常を検知する形態の他の一例を示す。
(
Next, another embodiment of the detection unit will be described based on FIGS. FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of a form for detecting an abnormality of the
図２の（ａ）に示す例では、透明板９の表面（同図の左側）に導電膜９ａを形成している。
In the example shown in FIG. 2A, a
導電膜９ａにはＩＴＯ（indium-tin oxide）やＺｎＯ（酸化亜鉛）など透光性導電膜を用いる。
A light-transmitting conductive film such as ITO (indium-tin oxide) or ZnO (zinc oxide) is used for the
これらの、透光性導電膜は、一般的な金属膜に比べて１００倍程度、導電率が悪い（抵抗値が大きい）という性質がある。実際の抵抗値は、導電膜９ａの膜面の面積と膜厚、さらには膜質に依存するものの、膜厚を１０００Å程度としたとき、異なる２つ以上（本実施形態では４つ）の領域に設けられた抵抗値検出用電極９ｂ（プローブ部、あるいはモニター部）間の抵抗値は、導電膜９ａに何らかの変化、すなわちクラックや欠けが生じたことを検出できる程度となる。
These translucent conductive films have a property that the conductivity is poor (resistance value is large) about 100 times that of a general metal film. The actual resistance value depends on the area and film thickness of the film surface of the
なお、導電膜９ａの膜厚は、１０００Å程度に限定されず、５００Å〜３０００Å程度であることが好ましい。
The film thickness of the
導電膜９ａの膜厚が５００Å以下の場合、すが入ったように（アイランド状に）形成されたりして良好な膜形成ができない。
When the thickness of the
一方、導電膜９ａの膜厚が３０００Å以上になると可視光の透過率の低下が目立ってくる傾向にある。
On the other hand, when the film thickness of the
なお、抵抗値検出用電極９ｂは、同図に示すように大きい必要は無く、導電膜９ａと導通が実現できる程度の大きさであれば良い。
The resistance
抵抗値検出部（検知部）１５ａは、導電膜９ａに流れる電流（例えば、各抵抗値検出用電極９ｂ間の抵抗値）を検出するように構成されている。
The resistance value detection unit (detection unit) 15a is configured to detect a current flowing through the
抵抗値検出部１５ａは、検出した抵抗値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、抵抗値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、抵抗値検出部１５ａが検出した抵抗値が、所定値より大きいかどうかを判定（図４のＳ３）し、大きい場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した抵抗値が、所定値以下の場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The resistance
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Since other configurations and operations are as described above, description thereof is omitted here.
一方、図２の（ｂ）に示す例では、透明板９の表面（同図の左側）に導電膜９ａを形成しているものの、上記の各抵抗値検出用電極９ｂは設けていない。
On the other hand, in the example shown in FIG. 2B, although the
同図に示すように、渦電流検出部（検知部）１５ｂは、高周波磁界によって発生する導電膜９ａに流れる渦電流の大きさを検出するように構成されている。
As shown in the figure, the eddy current detector (detector) 15b is configured to detect the magnitude of the eddy current flowing in the
渦電流検出部１５ｂは、検出した渦電流の大きさを制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、渦電流の大きさを判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、渦電流検出部１５ｂが検出した渦電流の大きさが、所定値より小さいかどうかを判定（図４のＳ３）し、小さい場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、検出部１５が検出した渦電流の大きさが、所定値以上の場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The eddy
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Since other configurations and operations are as described above, description thereof is omitted here.
このように、導電膜９ａの渦電流を測定することにより、非接触で導電膜９ａに何らかの異常が発生したか否かを検出することができる。
Thus, by measuring the eddy current of the
（断線検出部１５ｃ）
次に、図３および図４に基づき、検知部の別の形態について説明する。図３は、透明板９の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡８と透明板９との相対位置関係の変化により、透明板９の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。
(
Next, another embodiment of the detection unit will be described based on FIGS. 3 and 4. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a main part of a form for detecting an abnormality of the
同図の左上には、透明板９と、透明板９を反射鏡８に固定するためのベゼル９ｃとが示されている。ベゼル９ｃの構成材料は、ステンレス（ＳＵＳ）などの金属や、十分な強度を有する樹脂材料などである。
In the upper left of the figure, a
上記の光学系が、反射鏡８と透明板９とを含んでいる場合、これらの反射鏡８と透明板９との相対位置関係の異常も光学系に異常が生じた状態であると言える。
When the above optical system includes the reflecting
なお、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係の変化の例としては、反射鏡８の開口部から透明板９が外れてしまったり、ベゼル９ｃと透明板９との位置関係がずれてしまったりした場合などを挙示することができる。
As an example of the change in the relative positional relationship between the
同図に示す例では、このような異常を検知するために、透明板９とベゼル９ｃとの間に導電性ワイヤー９ｄを配置したときの様子を示している。
In the example shown in the figure, a state in which a
同図の右上に示す大きい破線の円で囲まれた部分は、上記の透明板９の異常を検知するための機構が設けられたベゼル９ｃ周辺の一部（小さい破線の円部）を拡大した拡大図である。
A portion surrounded by a large broken circle shown in the upper right of the figure is an enlarged part of the periphery of the
同拡大図では、ベゼル９ｃから透明板９の中に向かって一本の細い導電性ワイヤー９ｄが伸び、またベゼル９ｃに戻ってきていることを示している。
In the enlarged view, one thin
導電性ワイヤー９ｄは、透明板９および／またはベゼル９ｃの中に埋め込まれていることが好ましいが、透明板９およびベゼル９ｃのそれぞれの表面に貼り付けられていても良い。
The
ここで、例えば、ベゼル９ｃが発光装置１のランプハウスとしっかり固定されている（取り外すことができない）ものとすると、透明板９を取り外すためには、上述した導電性ワイヤー９ｄを引きちぎらないと取り外せないことになる。従って、導電性ワイヤー９ｄに通電しておけば、断線検出部１５ｃは、通電状態が崩れたことにより、断線したことを検知することができ、透明板９が取り外された状態を検知することができる。
Here, for example, if the
なお、導電性ワイヤー９ｄの太さおよび強度は、それぞれ、透明板９を無理に取り外そうとしたときに容易に断線するように適切な大きさに設定する。
The thickness and strength of the
また、本実施形態では、導電性ワイヤー９ｄの設置位置は、１箇所としているが、複数箇所としても良い。導電性ワイヤー９ｄの設置位置の数が多いほど、より確実に透明板９の取り外しを検知することができる。
Moreover, in this embodiment, although the installation position of the
断線検出部（検知部）１５ｃは、導電性ワイヤー９ｄに測定可能な程度の微弱電流が流れているか否かを検出するように構成されている。
The disconnection detector (detector) 15c is configured to detect whether or not a weak current that can be measured flows through the
導電性ワイヤー９ｄに微弱電流が流れていなければ、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係の変化により、導電性ワイヤー９ｄが断線している可能性が高い。
If a weak current does not flow through the
一方、導電性ワイヤー９ｄに微弱電流が流れていれば、ベゼル９ｃと透明板９との相対位置関係はほとんど変化せず、導電性ワイヤー９ｄが断線していない可能性が高い。
On the other hand, if a weak current flows through the
なお、微弱電流は、常に導電性ワイヤー９ｄに流すようにしても良いが、電流を流す期間と、電流を流さない期間とを交互に設けても良い（例えば、微弱電流をパルス電流とする）。後者によれば、発光装置１の消費電力を低下させることができる。但し、電流を流さない期間をあまり長くすると、異常が生じたタイミング近傍でのタイムリーな異常の検知ができなくなるので、電流を流さない期間をあまり長くしないことが好ましい。
Note that the weak current may always flow through the
断線検出部１５ｃは、検出した微弱電流の電流値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、微弱電流の電流値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、断線検出部１５ｃが検出した電流値が０か否かを判定（図４のＳ３）し、０の場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した電流値が０でない場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Since other configurations and operations are as described above, description thereof is omitted here.
（反射鏡８）
反射鏡８は、上記の出射光ＬＲＤ（レーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬ）、蛍光ＬＰＬ（第１の蛍光ＬＰＬまたは第２の蛍光ＬＰＬ）、およびレーザ光Ｌ１を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束を形成するものである。すなわち、反射鏡８は、半導体レーザ素子２および発光部７由来の光を反射することにより、発光装置１の前方へ進む光線束を形成する。この反射鏡８は、例えば、金属薄膜がその表面に形成された曲面形状（カップ形状）の部材であり、反射した光の進行方向に開口している。
(Reflector 8)
The reflecting
反射鏡８の形状は、例えば回転放物面とすることができる。放物線の対称軸を回転軸として、当該回転軸を中心として当該放物線回転することにより回転放物面を得ることができる。なお、反射鏡８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡８の形状は、回転楕円面の部分曲面や半球面でもよい。すなわち、反射鏡８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。さらに、反射鏡８の形状は、複数の多角形の平面で形成されたドーム形状であってもよい。
The shape of the reflecting
（透明板９）
透明板９は、反射鏡８の開口部を覆う透明な樹脂板である。上記の照明光ＬＯＵＴの大半を透過する材質で、透明板９を形成することが好ましい。なお、透明板９として、樹脂板以外に無機ガラス板なども使用できる。
(Transparent plate 9)
The
また、透明板９の形状は平板に限られない。反射鏡８によって形成された照明光ＬＯＵＴの光線束をさらに配光制御するために、透明板９はレンズ形状であってもよい。
Further, the shape of the
さらに、透明板９に散乱機能を持たせるため、散乱剤を含ませても良い。
Furthermore, in order to give the
（半導体レーザ素子の変形例）
本発明の一実施形態に係る半導体レーザ素子の変形例である半導体レーザ素子２ａについて、図８および図９を参照しながら説明する。なお、半導体レーザ素子２と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
(Modification of semiconductor laser device)
A
図８は、半導体レーザ素子２ａの構成を模式的に示す断面図である。同図は、半導体レーザチップ２０を実装した半導体レーザ素子２ａを、アノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合の断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the
半導体レーザ素子２ａが半導体レーザ素子２と異なる点は、半導体レーザチップ２０を実装するサブマウント２４ａが反射鏡としての機能するカップ形状の構造を備えていることである。半導体レーザ素子２が、反射鏡２８ａを備えたキャップ２８によって自然放出光ＬＥＬの配光制御を行うのに対して、半導体レーザ素子２ａではサブマウント２４ａが自然放出光ＬＥＬの配光制御を行う。したがって、キャップ２８の形状は従来の半導体レーザ素子３００のキャップ２２８と同様である。
The
（サブマウント２４ａ）
図９（ａ）は、半導体レーザチップ２０をサブマウント２４ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。図９（ａ）において、半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とする。また、平面図に示す直線１Ａ−１Ａにおける断面を示す図を正面図（平面図の下側に示す図）とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図（平面図の右側に示す図）とする。
(
FIG. 9A is a three-side view schematically showing a state in which the
サブマウント２４ａには、放物線形状の曲面を有する掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２４ｂが形成されている。
The
反射鏡２４ｂは、半導体レーザチップ２０の周囲の一部に配置され、半導体レーザチップ２０から出射される自然放出光ＬＥＬを所定の立体角内へ配光する反射曲面を有している。この反射曲面は、半導体レーザチップ２０が配置されているサブマウント２４ａの面に対して略垂直に起立しており、半導体レーザチップ２０の側面（活性層１１１が露出している面）と対向している。それゆえ、反射鏡２４ｂは、活性層１１１から等方的に出射される自然放出光ＬＥＬを受けることができる。
この反射鏡２４ｂは、図９（ａ）の平面図に示すように、半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た場合に、放物線形状を有している。それゆえ、反射鏡２４ｂに照射された自然放出光ＬＥＬは、反射鏡２４ｂによって反射され、キャップガラス２７の方向へ配光制御される。
As shown in the plan view of FIG. 9A, the reflecting
この構成により、自然放出光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射することができる。それゆえ、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。
With this configuration, the spontaneous emission light L EL can be efficiently emitted to the outside of the
反射鏡２４ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。
The reflecting
なお、サブマウント２４ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高い熱伝導率の高いＡｌ等の金属や、ＡｌＮ、ＳｉＣなどのセラミックス、あるいはダイヤモンドで構成されていることが好ましい。
Since the
（ステム２５ａ）
図９（ｂ）に示すステム２５ａは、半導体レーザ素子２ａの別形態である。図９（ｂ）は半導体レーザチップ２０をステム２５ａに実装した状態を模式的に示す三面図である。半導体レーザチップ２０をアノード電極２１側において半導体レーザチップ２０の各層に対して垂直な方向から見た図を平面図とし、平面図に示す直線２Ａ−２Ａにおける断面を示す図を正面図とし、レーザ光Ｌ０の出射方向から見た図を側面図とする。
(
A
半導体レーザチップ２０がステム２５ａに直接実装されている点において、図９（ｂ）の構成は図９（ａ）の構成と異なる。ステム２５ａには、放物線形状の掘りこみ部分が形成されている。この掘りこみ部分は、半導体レーザチップ２０の厚みより深く形成されている。この掘りこみ部分の表面に反射膜を形成することにより反射鏡２５ｂが形成されている。反射鏡２５ｂの形状および配置は、反射鏡２４ｂのそれと基本的に同じである。
The configuration of FIG. 9B is different from the configuration of FIG. 9A in that the
反射鏡２５ｂは、半導体レーザ素子２の発振波長近傍の波長領域において反射率の高い材料を含むことが好ましい。
The reflecting
反射鏡２５ｂが自然放出光ＬＥＬの配光制御を行うことによって、自然放出光ＬＥＬを効率良く半導体レーザ素子２ａの外部へ出射でき、ＥＬモードにおける光出力を高めることができる。
By reflecting
ステム２５ａは、半導体レーザチップ２０のヒートシンクとしての機能も有しているため、熱伝導率の高いＡｌなどの金属で構成されていることが好ましい。あるいは、コストが見合うのであれば、ステム２５ａは、高熱伝導率のセラミックスを射出成型することで形成されてもよい。
Since the
（閾値Ｉｔｈの制御）
上述の説明では、半導体レーザ素子２に閾値Iｔｈを下回る注入電流を供給することによって自然放出光を出射させていたが、注入電流を一定にした状態で半導体レーザ素子の閾値Ｉｔｈを上昇させることで半導体レーザ素子２に自然放出光を出射させることも可能である。ただし、この場合には、所定の注入電流の電流値を、閾値Ｉｔｈを変化させることができる範囲内に設定する必要がある。
(Control of threshold I th )
In the above description, it had to emit spontaneous emission light by supplying an injection current below a threshold I th in the
発光装置１は半導体レーザ素子２を加熱するために、ヒーターおよび温度センサ（いずれも図１には図示せず）を備えていてもよい。半導体レーザ素子２を加熱し、その温度を高温にすることによって、半導体レーザ素子２の閾値Ｉｔｈを上昇させることができる。
The
また、閾値Ｉｔｈを上昇させることは、図５における第１の領域をより高い注入電流側に拡大できることを意味する。加熱をしない場合と比較して、より高い注入電流値でも半導体レーザ素子２はＥＬモードとして駆動するため、光出力の高い自然放出光ＬＥＬを得ることができる。
Also, raising the threshold I th is means that it is possible to enlarge the first region in FIG. 5 to the higher injection current side. Since the
なお、次のように、注入電流の低下と閾値Ｉｔｈの上昇とをともに行ってもよい。この場合には、図４のフローチャートに示すＳ３において判定結果がＹＥＳの場合、電流制御部１６ｃは半導体レーザ素子２に閾値Ｉｔｈを下回る注入電流を供給する（Ｓ６）。
Incidentally, as in the following, a reduction in the injection current and the increase in the threshold I th may be performed together. In this case, if the determination result in step S3 shown in the flowchart of FIG. 4 is YES, the
その一方で、電流制御部１６ｃは、上記ヒーターにも電流を供給し、半導体レーザ素子２を加熱する。また、電流制御部１６ｃは上記温度センサをモニターし、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定するように上記ヒーターへの供給電流を制御する。
On the other hand, the
電流制御部１６ｃは、半導体レーザ素子２が所定の温度で安定したことを確認した後に、上昇した閾値Ｉｔｈを超えない範囲で、半導体レーザ素子２に供給する注入電流を上昇させる。
The
発光装置１に異常が生じている場合だけでなく、ユーザが任意にＥＬモードを選択する場合でも、電流制御部１６ｃは上記と同様の制御を行い、半導体レーザ素子２を加熱することができる。
The
このような制御を行うことによって、ＥＬモードで半導体レーザ素子２を駆動する場合に、発光装置１は、自然放出光ＬＥＬによる照明光ＬＯＵＴの光出力を高めることができる。
By performing such control, when the
＜発光装置１の効果＞
発光装置１が備える制御部１６が、半導体レーザ素子２に供給する注入電流値を、閾値Ｉｔｈを下回るように制御することによって、半導体レーザ素子２は自然放出光ＬＥＬを出射することができる。上記の制御は、発光装置１に異常が生じていることを検出部１５が検出した場合に実行されるだけでなく、ユーザの意志によって任意に実行することができる。
<Effect of light-emitting
発光装置１は、光学系の異常をリアルタイムで検出することができ、当該異常を検出した場合、半導体レーザ素子２が出射する出射光ＬＲＤをレーザ光Ｌ０から自然放出光ＬＥＬに瞬時に切り替えることができる。紫外線領域の光を除き、自然放出光ＬＥＬは、インコヒーレントな光であり、かつ発光点のサイズが大きいため、人間の眼に入射しても損傷を与える可能性の低い安全な光である。
The
この制御によって、レーザ光Ｌ０を利用した照明光ＬＯＵＴを出射できない場合でも、代替手段として自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴを出射することができ、ある程度の光出力を維持することができる。 This control, even if you can not emit the illumination light L OUT using a laser beam L0, able to emit the illumination light L OUT utilizing spontaneous emission light L EL as an alternative, to maintain a certain degree of light output Can do.
（発光装置１の実施例）
上記のように、発光装置１は、殺菌用、医療用、測定用、解析用、露光用を含む産業用の紫外線光源として幅広い分野での利用が可能である。
(Example of light-emitting device 1)
As described above, the
そこで、以下、上記複数の用途の中から、幾つかの用途を選択し、発光装置１を利用した実施例について説明する。なお、後述する発光装置（照明装置）５０〜１１０についても発光装置１と同様の実施が可能であることは言うまでもない。
Therefore, an embodiment in which several uses are selected from the plurality of uses and the
〔実施例１〕
本実施例では、発光装置１を殺菌用の光源として用いる場合について説明する。
[Example 1]
In this embodiment, a case where the
殺菌のために最適な紫外線波長領域の照明光ＬＯＵＴの波長範囲は、２２０ｎｍ〜３００ｎｍ程度である。これは、２２０ｎｍ〜３００ｎｍ程度の紫外線が微生物の核酸〔ＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）・ＲＮＡ（ribonucleic acid）〕に非常に効率よく吸収されるためで、紫外線が吸収されることにより、核酸にダイマーを形成させることで正常な増殖機能を阻害し、寿命によって菌が死滅するためである。上記波長範囲の中でも、特に殺菌効果の高い波長は２６０ｎｍ付近の波長である。これは、紫外線の菌類への殺菌効果の波長特性が、図１４に示すように２６０ｎｍ付近の波長に殺菌効果のピークを有しているからである。図１４は、紫外線の波長と殺菌効果との関係を示すグラフである。 The wavelength range of the illumination light L OUT in the ultraviolet wavelength region optimum for sterilization is about 220 nm to 300 nm. This is because ultraviolet rays of about 220 nm to 300 nm are absorbed very efficiently by microbial nucleic acids [DNA (deoxyribonucleic acid) / RNA (ribonucleic acid)], and by absorbing ultraviolet rays, dimers are formed in the nucleic acids. This is because the normal growth function is inhibited and the bacteria are killed by the life span. Among the above wavelength ranges, the wavelength having a particularly high bactericidal effect is a wavelength around 260 nm. This is because the wavelength characteristic of the bactericidal effect of ultraviolet rays on fungi has a bactericidal effect peak at a wavelength near 260 nm as shown in FIG. FIG. 14 is a graph showing the relationship between the wavelength of ultraviolet rays and the bactericidal effect.
例えば、表面殺菌のときの紫外線の照射量は、菌の種類にもよるが、２５４ｎｍの波長の光を使用したときに、紫外線強度を１００ｍＷ／ｃｍ２程度、照射時間を１００秒程度とすれば良い。紫外線強度は上記の１００ｍＷ／ｃｍ２に限定されるものではなく、おおよそ１ｍＷ／ｃｍ２以上であれば照射時間を長くすることによって殺菌効果を得ることができる。しかしながら、少量の照射強度の紫外線の場合は、細菌の種によっては可視光を強く照射されると活性を取り戻す現象「光回復」も見られるので、十分殺菌できる紫外線強度および照射時間を適宜選択する必要がある。 For example, the amount of UV irradiation at the time of surface sterilization depends on the type of bacteria, but when using light having a wavelength of 254 nm, the UV intensity is about 100 mW / cm 2 and the irradiation time is about 100 seconds. good. The ultraviolet intensity is not limited to the above 100 mW / cm 2 , and if it is approximately 1 mW / cm 2 or more, the sterilizing effect can be obtained by increasing the irradiation time. However, in the case of ultraviolet rays with a small amount of irradiation intensity, the phenomenon of “light recovery” that regains activity when intensely irradiated with visible light can be seen depending on the species of bacteria. There is a need.
使用する発光部７の封止材には、出射光ＬＲＤ（紫外線）に対して耐性の高いものが好ましく、具体的には無機ガラスが好適である。また、無機ガラスの中でも特にＳｉＯ２（石英ガラス）は紫外線に対する透過率が他の無機ガラスに比べて高いので、封止材として好適である。
As the sealing material of the
〔実施例２〕
本実施例では、発光装置１を医療用の光源として用いる場合について説明する。
[Example 2]
In this embodiment, a case where the
発光装置１を医療用として用いるときに対象となる疾病の例としては、乾癬(かんせん)、白斑、アトピー性皮膚炎などの皮膚病、掌蹠膿疱症、円形脱毛症などを挙示することができる。
Examples of diseases targeted when the light-emitting
尋常性乾癬、尋常性白斑、掌蹠膿疱症、円形脱毛症には３０８ｎｍ程度の波長の光による数秒〜数十秒の照射を何回か繰り返すことにより改善の効果（乾癬の治癒、白斑の消失、アトピー性皮膚炎の症状改善、発毛など）が得られる。 For psoriasis vulgaris, vitiligo vulgaris, palmoplantar pustulosis, and alopecia areata, the effect of improvement can be achieved by repeating irradiation for several seconds to several tens of seconds with light having a wavelength of about 308 nm (healing of psoriasis, disappearance of vitiligo) , Improvement of symptoms of atopic dermatitis, hair growth, etc.).
〔実施例３〕
本実施例では、発光装置１を測定または解析用の光源として用いる場合について説明する。
Example 3
In this embodiment, a case where the
例えば、工場や家庭からの排水中の有機汚濁を測定する用途（水質をモニタリングする用途）に発光装置１を用いることができる。
For example, the light-emitting
例えば、発光装置１を、特定波長（２５３．７ｎｍ）における紫外線吸収を応用して、排水中の有機汚濁を測定するための分析計の光源として利用することが可能である。この分析計は、公共水域の水質に関する総量規制において、ＣＯＤ（化学的酸素要求量）の相関機器として使用される。
For example, the
また、照射された物質が出す蛍光、燐光を測定することにより物質の有無の検出や物質の組成の分析を行う検出装置および分析装置の光源として利用することも可能である。 Further, it can be used as a light source for a detection apparatus and an analysis apparatus that detect the presence or absence of a substance and analyze the composition of the substance by measuring fluorescence and phosphorescence emitted from the irradiated substance.
〔実施の形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）５０は、発光装置１における光学系の構成を変形したものである。発光装置１と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The light emitting device (illumination device) 50 according to the present embodiment is a modification of the configuration of the optical system in the
（反射鏡５８および反射板５１）
反射鏡（光学部材）５８は、半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤ、発光部７が発する蛍光ＬＰＬ、および、上述したレーザ光Ｌ１を反射することにより、所定の立体角内を進む光線束（照明光ＬＯＵＴ）を形成するものである。
(
The reflecting mirror (optical member) 58 reflects the emitted light L RD emitted from the
反射鏡５８は、回転放物面である反射鏡８をその回転軸を含む平面によって切断した形状を有している。新たな開口部となる上記回転軸を含む平面には、反射板５１が設けられている。反射鏡５８および反射板５１の表面には、蛍光ＬＰＬを反射するために、例えば金属薄膜が形成されている。
The reflecting
なお、切断前の反射鏡５８の形状は上記の回転放物面に限定されない。たとえば反射鏡５８の形状は、回転楕円面の一部部分曲面や半球面でもよい。すなわち、切断前の反射鏡５８は、放物線、楕円および円の対称軸を回転軸として回転させることによって形成される曲面の少なくともその一部をその反射面に含んでいるものであればよい。
（光学系の構成）
半導体レーザ素子２および非球面レンズ３は、反射鏡５８の外部に配置されており、反射鏡５８には、出射光ＬＲＤを透過または通過させる窓部５２が形成されている。この窓部５２は、開口部であってもよいし、出射光ＬＲＤの波長およびその近傍の波長を透過可能な透明部材を含むものであってもよい。例えば、出射光ＬＲＤを透過し、発光部７の蛍光ＬＰＬを反射するフィルタを設けた透明板を窓部５２として設けてもよい。この構成では、発光部７の蛍光が窓部５２から漏れることを防止できる。
In addition, the shape of the reflecting
(Configuration of optical system)
The
以上の構成によれば、反射鏡５８の外部から、窓部５２を通して発光部７に出射光ＬＲＤを照射できる。それゆえ、半導体レーザ素子２の配置の自由度を高めることができ、例えば、発光部７の光照射面に対する出射光ＬＲＤの照射角度を好ましい角度に設定することが容易になる。
According to the above configuration, the emitted light LRD can be irradiated from the outside of the reflecting
発光部７は、反射板（光学部材）５１の表面上であって、反射鏡５８の焦点またはその近傍の位置から紙面の左側に少しずれた位置に配置している。なお、発光部７を反射鏡５８の焦点またはその近傍の位置からどの程度ずらすかは、検出部１５がレーザ光Ｌ０を検出できるか否か、発光部７の発光量、および、レーザ光Ｌ０の損失の程度に応じて適宜決定すれば良い。
The
検出部１５は、反射鏡５８に形成された開口部に配設されており、発光部７によって変換されずに反射板５１において反射したレーザ光Ｌ０を検出する。この検出部１５は、レーザ光Ｌ０の光軸が正常な状態において、当該レーザ光Ｌ０が、発光部７に照射されずに直接反射板５１において反射したときに、その反射光を検出できる位置に配設される。
The
この構成によれば、発光部７が反射板５１の所定の位置からずれた場合に、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の強度が所定値からずれた値となる。
According to this configuration, when the
検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が所定値以下であると判定部１６ｂが判定した場合には、電流制御部１６ｃは、注入電流を０より大きくかつ閾値Ｉｔｈを下回るものとするように電源１７を制御する。この制御によって半導体レーザ素子２におけるレーザ発振は止まり、半導体レーザ素子２からは自然放出光ＬＥＬが出射される（ＥＬモードへ切り替え）。
When the intensity of the laser light
（変更例１）
また、発光装置５０において、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、発光部７によって散乱されたレーザ光Ｌ０の波長成分を検出部１５によって検出する構成にしてもよい。
(Modification 1)
Further, in the
この構成では、レーザ光Ｌ０の一部は、発光部７によって蛍光に変換されずに、発光部７によって散乱されるように発光部７が設計されている。
In this configuration, the
当該構成において、レーザ光Ｌ０の光軸がずれた場合、検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の波長成分の量が低下する。検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の波長成分の強度が所定値（第1の所定値）より小さいと判定部１６ｂが判定した場合には、半導体レーザ素子２の駆動モードがＥＬモードへ切り替えられる。
In this configuration, when the optical axis of the laser beam L0 is shifted, the amount of the wavelength component of the laser beam L0 incident on the
上記第1の所定値は、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置が正常な場合に、検出部１５が検出するレーザ光Ｌ０の波長成分の量に基づいて設定される。
The first predetermined value is set based on the amount of the wavelength component of the laser beam L0 detected by the
（変更例２）
また、上記第1の所定値に加え、当該第1の所定値よりも大きい第２の所定値を設け、検出部１５が検出したレーザ光Ｌ０の強度が第２の所定値以上である場合にも、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替える構成にしてもよい。
(Modification 2)
In addition to the first predetermined value, a second predetermined value larger than the first predetermined value is provided, and the intensity of the laser light L0 detected by the
上記第２の所定値は、発光部７が正常な位置からずれた場合に、反射板５１によって反射され、直接検出部１５に入射するレーザ光Ｌ０の強度に基づいて設定される。
The second predetermined value is set based on the intensity of the laser light L0 reflected by the reflecting
この構成では、レーザ光Ｌ０の光軸および発光部７の位置のいずれに異常がある場合においても、半導体レーザ素子２の駆動モードをＥＬモードへ切り替えることができ、レーザ光Ｌ０が外部に出射されることを防止することができる。
In this configuration, even when there is an abnormality in either the optical axis of the laser beam L0 or the position of the
上記第１および２の所定値は、制御部１６が利用可能な記憶部に予め格納されている。
The first and second predetermined values are stored in advance in a storage unit that can be used by the
〔実施の形態３〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１１に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）６０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 60 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
発光装置６０は、半導体レーザアレイ４および光ファイバー５を用いて出射光ＬＲＤを発光部７に照射する点が発光装置１と異なる。また、発光装置６０は、ハウジング１０を備えている。
The
（半導体レーザアレイ４）
半導体レーザアレイ４は、複数個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａを配列したものである。図１１に示す例では、半導体レーザアレイ４は、３個の半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａから構成されている。
(Semiconductor laser array 4)
The semiconductor laser array 4 has a plurality of
１個の半導体レーザ素子２を用いた場合と比較して、半導体レーザアレイ４を用いることによって、以下のメリットが得られる。
・ＥＬモード時に出射する自然放出光ＬＥＬの光出力を向上できる。
・半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができる。
Compared to the case where one
-The light output of spontaneous emission light L EL emitted in the EL mode can be improved.
-The lifetime of the semiconductor laser element can be extended.
ＥＬモードにおいて得られる自然放出光ＬＥＬの最大光出力は、レーザ光Ｌ０の定格における光出力と比較して低く、１個の半導体レーザ素子では、発光装置として十分な光出力（または光束）を得ることは困難である。 The maximum light output of the spontaneous emission light L EL obtained in the EL mode is lower than the light output at the rating of the laser light L0, and one semiconductor laser element has a sufficient light output (or luminous flux) as a light emitting device. It is difficult to get.
３個の半導体レーザ素子２ａを配列した半導体レーザアレイ４を用いることによって、ＥＬモードにおける自然放出光ＬＥＬの光出力は３倍になり、自然放出光ＬＥＬを利用した照明光ＬＯＵＴにおける光出力（または、発光部７の発光量）を高めることができる。
By using the semiconductor laser array 4 in which the three
また、半導体レーザアレイ４が３個の半導体レーザ素子２ａを備えていることによって、通常のレーザモード時における半導体レーザ素子２ａの負担を軽減することができる。半導体レーザ素子２ａが３個の場合、半導体レーザ素子２が１つの場合と同程度のレーザ光Ｌ０の光出力を得るために、個々の半導体レーザ素子２ａが求められるレーザ光Ｌ０の光出力は１／３でよいからである。
Further, since the semiconductor laser array 4 includes the three
それゆえ、半導体レーザ素子の寿命を延ばすことができ、より長期間にわたって光出力の安定したレーザ光Ｌ０を出射することができる。 Therefore, the lifetime of the semiconductor laser element can be extended, and the laser beam L0 having a stable optical output can be emitted for a longer period.
なお、半導体レーザアレイ４が備える半導体レーザ素子２ａおよび非球面レンズ３ａの数は３対に限定されない。ＥＬモード時に必要と考えられる自然放出光ＬＥＬの光出力、使用する半導体レーザ素子２ａの性能、半導体レーザアレイ４のサイズおよびコストなどの諸条件を考慮して最適な半導体レーザ素子２ａの個数を決めればよい。
The number of
（光ファイバー５）
光ファイバー５は、半導体レーザアレイ４が出射した出射光ＬＲＤを発光部７へと導く導光部材であり、複数の光ファイバーの束である。光ファイバー５を用いて出射光ＬＲＤを発光部７へ導光することによって、半導体レーザアレイ４を設置する設置場所の自由度が高まる。
(Optical fiber 5)
この光ファイバー５は、上記出射光ＬＲＤが入射する複数の入射端部５ｂと、入射端部５ｂから入射した出射光ＬＲＤを出射する出射端部５ａとを有している。
The
なお、導光部材として光ファイバー以外の部材、または光ファイバーと他の部材とを組み合わせたものを用いてもよい。 In addition, you may use what combined members other than an optical fiber, or an optical fiber and another member as a light guide member.
（フェルール６）
フェルール６は、光ファイバー５の出射端部５ａを発光部７の励起光照射面に対して所定の位置関係で保持する。
(Ferrule 6)
The ferrule 6 holds the
このフェルール６は、反射鏡８から延出する棒状または筒状の部材などによって反射鏡８に対して固定されていればよい。フェルール６の材質は、特に限定されず、例えばステンレススチールである。
The ferrule 6 may be fixed to the reflecting
（光学系の構成）
発光部７は発光部保持部材１９によって反射鏡８の焦点、またはその近傍の位置から少し下方にずれた位置に配置されている。また、光ファイバー５の出射端部５ａから出射されたレーザ光Ｌ０または自然放出光ＬＥＬが発光部７の照射面で反射されて、外部に投光され易いように、発光部７の照射面の法線の向きを鉛直方向から紙面に対して右側に傾けている（レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７の照射面の法線とが平行でない）。
(Configuration of optical system)
The
発光部７の照射面の法線の向きの、鉛直方向からの傾きの程度は、検出部１５がレーザ光Ｌ０を検出できるか否か、発光部７の発光量、および、レーザ光Ｌ０の損失の程度に応じて適宜決定すれば良い。
The degree of inclination of the normal direction of the irradiation surface of the
検出部１５は、反射鏡８の開口部を覆う透明板９の紙面に対して右側に配置され、かつ、光ファイバー５の出射端部５ａと対向する向きに配置されている。言い換えると、出射端部５ａから出射されたレーザ光Ｌ０の光軸を直線で延長した先に検出部１５が配置されている。
The
また、検出部１５は、透明板９の紙面に対して右側から発光装置６０を見た場合に、反射鏡８の開口領域と重ならない位置に設置されていることが好ましい。この配置によって、照明光ＬＯＵＴを検出部１５が遮ることがなくなり、発光装置６０の配光パターンに照度ムラが生じることを防止することができる。
In addition, the
（ハウジング１０）
ハウジング１０は、発光装置６０の本体を形成しており、反射鏡８等を収納している。光ファイバー５は、このハウジング１０を貫いており、半導体レーザアレイ４は、ハウジング１０の外部に設置されてもよい。半導体レーザアレイ４は、レーザ光の発振時に発熱するが、ハウジング１０の外部に設置することにより半導体レーザアレイ４を効率良く冷却することが可能となる。
(Housing 10)
The
〔実施の形態４〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１２に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）７０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 4]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 70 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述の実施の形態では、検出部１５は、レーザ光Ｌ０の波長およびその近傍の光を検出するものであったが、発光装置７０では、検出部７５が、発光部７が発する第１の蛍光ＬＰＬの光強度を検出する点において、上述の実施の形態と異なる。
In the above-described embodiment, the
本実施形態では、発光部７は、透明板９を、出射光ＬＲＤが進む方向から見たときに、透明板９の手前側の面（反射鏡８と対向する側の面）に配置されている。
In the present embodiment, the
また、発光部７は、光ファイバー５から出射されるレーザ光Ｌ０の光軸よりも少し下方にずれた位置に配置されている。
Further, the
レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係に異常が生じていない場合、第１の蛍光ＬＰＬの生成量はほぼ一定値（所定範囲の値）をとるものと考えられる。
When there is no abnormality in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the
それゆえ、発光装置７０では、例えば、発光部７が所定の位置からずれることによって第１の蛍光ＬＰＬの生成量が所定範囲の値からずれた場合とともに、レーザ光Ｌ０の光軸がずれることによって第１の蛍光ＬＰＬの生成量が所定範囲の値からずれた場合に、その異常を検出できる。
Thus, in light emitting
なお、発光装置７０において、発光部７は透明板９に接着することによって保持されている。
In the
（検出部７５）
検出部７５は、反射鏡８の一部に形成された開口部に設けられており、光学フィルタ７３および光検出器７４を備えている。検出部７５の受光面は、発光部７から出射される第１の蛍光ＬＰＬを受光できるように、発光部７の方向に向けられている。
(Detector 75)
The detection unit 75 is provided in an opening formed in a part of the reflecting
検出部７５が、レーザ光Ｌ０を検出せずに、第１の蛍光ＬＰＬを検出するように、検出部７５は、例えばカットオフ波長が４２０ｎｍのロングパスフィルターを光学フィルタ７３として備えている。 Detecting section 75, without detecting the laser beam L0, so as to detect the first fluorescent L PL, the detection unit 75, for example, cut-off wavelength is provided with a 420nm long pass filter as an optical filter 73.
検出部７５が備える光検出器７４は、光検出器１４と同様にＳｉフォトダイオードを用いればよい。なお、光検出器１４は、Ｓｉフォトダイオードに限られず、可視光領域において検出感度を有する光検出器であればよい。
The photodetector 74 provided in the detection unit 75 may use a Si photodiode similarly to the
（発光装置７０の制御方法）
レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係が正常な場合、レーザ光Ｌ０は発光部７に照射され、発光部７は第１の蛍光ＬＰＬを発する。検出部７５は、第１の蛍光ＬＰＬの光強度を検出し、検出データ取得部１６ａへ出力する。検出データ取得部１６ａは、第１の蛍光ＬＰＬの強度を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、第１の蛍光ＬＰＬの強度が、所定範囲の値からずれているかどうかを比較し、その判定結果を電流制御部１６ｃに出力する。
(Control method of light emitting device 70)
When the relative positional relationship is normal to the optical axis of the laser beam L0 and the
第１の蛍光ＬＰＬの強度が、所定範囲の値からずれていない場合、電流制御部１６ｃは、電源１７が所定の注入電流を半導体レーザアレイ４に供給するように電源１７を制御する。これによって、半導体レーザアレイ４の発振は継続される。
When the intensity of the first fluorescence LPL does not deviate from a value within a predetermined range, the
一方、第１の蛍光ＬＰＬの強度が、所定範囲の値からずれている場合、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係になんらかの変化、すなわち異常があると考えられる。この場合、電流制御部１６ｃは注入電流を０より大きく、かつ閾値Ｉｔｈを下回る電流値とするように電源１７を制御する。半導体レーザアレイ４への注入電流が閾値Ｉｔｈを下回る電流値となることにより、半導体レーザアレイ４からは自然放出光ＬＥＬが出射される。
On the other hand, when the intensity of the first fluorescence LPL deviates from a value within a predetermined range, it is considered that there is some change, that is, an abnormality in the relative positional relationship between the optical axis of the laser light L0 and the
検出部７５が第１の蛍光ＬＰＬの光強度を検出することによって、発光部７における異常（亀裂などの欠陥が生じる、または発光部保持部材１９から剥離するなど）だけでなく、レーザ光Ｌ０の光軸が所定の状態から変化した場合も、レーザ光Ｌ０の光軸と発光部７との相対位置関係の変化として検知することができる。
By detecting unit 75 detects the light intensity of the first fluorescent L PL, not only the abnormality in the light emitting portion 7 (defects such as cracks, or the like is peeled off from the light-emitting portion holding member 19), the laser beam L0 Even when the optical axis of the laser beam changes from a predetermined state, it can be detected as a change in the relative positional relationship between the optical axis of the laser beam L0 and the
例えば、フェルール６の保持部材が外れるなどの原因によりレーザ光Ｌ０の光軸がずれ、レーザ光Ｌ０が発光部７に照射されずに発光装置７０の外部へ直接照射される状態になったとする。この場合、発光部７にはレーザ光Ｌ０が照射されないため、第１の蛍光ＬＰＬは発生しない。検出部７５が蛍光ＬＰＬの光強度を検出していることによって、当該異常を瞬時に検知し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをレーザモードからＥＬモードに切り替えることができる。
For example, it is assumed that the optical axis of the laser beam L0 is shifted due to the removal of the holding member of the ferrule 6 and the laser beam L0 is directly irradiated to the outside of the
また、本実施形態の付加的な効果として、半導体レーザアレイ４の経時劣化を検出し、必要な蛍光体強度が得られるように半導体レーザアレイ４へ供給する電流を制御できることが挙げられる。半導体レーザアレイ４は長期間使用することによって劣化し、出射するレーザ光Ｌ０の出力が低下する。レーザ光Ｌ０の光出力が低下することは、発光部７の発する第１の蛍光ＬＰＬの光強度が低下することを意味する。
Further, as an additional effect of this embodiment, it is possible to detect deterioration with time of the semiconductor laser array 4 and control the current supplied to the semiconductor laser array 4 so as to obtain a necessary phosphor intensity. The semiconductor laser array 4 is deteriorated by long-term use, and the output of the emitted laser light L0 is lowered. The optical output of the laser beam L0 is reduced, the light intensity of the first fluorescent L PL emitted from the
検出部７５が第１の蛍光ＬＰＬの光強度を検出しているので、制御部１６は蛍光ＬＰＬの光強度が低下していることを検知することができる。したがって、電流制御部１６ｃは、所定の第１の蛍光ＬＰＬの光強度が得られるように、半導体レーザアレイ４へ供給する注入電流を増大すればよい。注入電流を増大させても検出部７５で検出される第１の蛍光ＬＰＬの光強度が増加しない場合は、半導体レーザアレイ４の劣化・故障、または発光部７等がすれたと判断し、半導体レーザアレイ４の駆動モードをＥＬモードに切り替えればよい。
Since the detection unit 75 detects the light intensity of the first fluorescence LPL , the
第１の蛍光ＬＰＬの光強度が所定の強度を下回った場合、電流制御部１６ｃは状態報知部１８ａに発光装置７０の点検が必要であることを通知してもよい。
When the light intensity of the first fluorescence LPL falls below a predetermined intensity, the
（外気侵入検出部１５ｄ）
次に、図１３および図４に基づき、上記の検出部１５、抵抗値検出部１５ａ、渦電流検出部１５ｂ、断線検出部１５ｃおよび検出部７５とは別の検知部の例として、外気侵入検出部（検知部）１５ｄについて説明する。図１３は、透明板９および反射鏡８の異常を検知する形態の要部構成を示す模式図であり、反射鏡８内に外気が侵入したことを検知することにより、透明板９および／または反射鏡８の異常を検知する形態の一例を示す模式図である。なお、図１３は、図１２に示す発光装置７０の発光装置部の一部の変形例を示している。
(Outside air
Next, based on FIG. 13 and FIG. 4, as an example of a detection unit different from the
同図に示す例では、反射鏡８の内部は、反射鏡８の内部を酸素以外の気体で満たした状態で、透明板９によって反射鏡８の開口部が封止されることにより気密封止されているものとする。
In the example shown in the figure, the inside of the reflecting
外気侵入検出部１５ｄは、反射鏡８の内部に外気が侵入したことを透明板９および／または反射鏡８の異常として検知するものであり、例えば、酸素センサなどを例示することができる。
The outside air
酸素センサとしては、例えば、ＧＳユアサ社製のガルバニ電池式酸素センサ（ＫＥ‐１２、ＫＥ‐２５、ＫＥ‐５０、ＳＫ‐２５）を例示することができる。 Examples of the oxygen sensor include galvanic cell type oxygen sensors (KE-12, KE-25, KE-50, SK-25) manufactured by GS Yuasa.
これらの酸素センサは、例えば、正極（金）、負極（鉛）、電解液、隔膜からなる電池構造で構成され、隔膜は正極と接合されており、正極に到達する酸素量を制限する役割を持っている。また、隔膜中をわずかに透過してくる酸素は金正極上ですべて還元され、その際、鉛負極との間に生じる電流は電圧変換される。雰囲気気体の酸素濃度（厳密には酸素分圧）と変換した電圧には比例関係があるため、電圧を測定することにより、酸素濃度を知ることができる。また、これらの酸素センサは、寿命が非常に長い（２.５年〜１０年）、炭酸ガスの影響を全くうけない、出力電圧が安定、センサの駆動に外部電源が不要、作動温度が常温、暖気時間が不要などの特徴を持つ。 These oxygen sensors are composed of, for example, a battery structure including a positive electrode (gold), a negative electrode (lead), an electrolyte, and a diaphragm, and the diaphragm is joined to the positive electrode, and serves to limit the amount of oxygen reaching the positive electrode. have. In addition, oxygen that slightly permeates through the diaphragm is all reduced on the gold positive electrode, and at this time, the current generated between the lead negative electrode is converted into a voltage. Since there is a proportional relationship between the oxygen concentration (strictly speaking, oxygen partial pressure) of the atmospheric gas and the converted voltage, the oxygen concentration can be known by measuring the voltage. In addition, these oxygen sensors have a very long life (2.5 to 10 years), are not affected by carbon dioxide at all, have a stable output voltage, do not require an external power supply to drive the sensor, and operate at room temperature. , With features such as no need for warm-up time.
なお、外気侵入検出部１５ｄは、酸素以外の気体の濃度を検出するセンサであっても良いが、この場合は、反射鏡８の内部は、センシング対象の酸素以外の気体をほとんど含まない状態にて気密封止しておくことが好ましい。
Note that the outside air
本実施形態では、上記のように、反射鏡８の内部は酸素以外の気体で満たされているため、その酸素濃度はほぼ０であるが、透明板９および／または反射鏡８の異常により反射鏡８の開口部の透明板９による封止状態が崩れると、反射鏡８の内部に外気が侵入し、酸素濃度が高くなる。
In the present embodiment, as described above, since the inside of the reflecting
上記のように、外気侵入検出部１５ｄは、反射鏡８の内部の酸素濃度を電圧値に変換して検出するように構成されている。
As described above, the outside air
外気侵入検出部１５ｄは、検出した電圧値を制御部１６の検出データ取得部１６ａに出力する。検出データ取得部１６ａは、電圧値を判定部１６ｂに送る。判定部１６ｂは、外気侵入検出部１５ｄが検出した電圧値が、所定値より小さいかどうかを判定（図４のＳ３）し、小さい場合には（図４のＳ３にてＮＯ；異常を検知せず）、その旨を示す正常情報を電流制御部１６ｃに出力する。一方、抵抗値検出部１５ａが検出した電圧値が、所定値以上の場合には（図４のＳ３にてＹＥＳ；異常を検知）、その旨を示す異常情報を電流制御部１６ｃに出力する。
The outside air
なお、その他の構成および動作については、上述したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Since other configurations and operations are as described above, description thereof is omitted here.
〔実施の形態５〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１５に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）８０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 5]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 80 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述した実施の形態１の発光装置１では、発光部７は、反射鏡８の内部に存在していたが、本実施形態では、発光部７が反射鏡８の外部に存在している点で、発光装置１と異なっている。
In the
また、本実施形態では、反射鏡８における半導体レーザ素子２に近い側の下部に嵌挿口を形成し、該嵌挿口に嵌挿させた導光部材５ｃにて、半導体レーザ素子２の出射光ＬＲＤの一部を発光部７に導光している。
In the present embodiment, an insertion slot is formed in the lower part of the reflecting
なお、その他の構成および動作については、上述の実施の形態１にて説明したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
本実施形態の発光装置８０によれば、半導体レーザ素子２からの出射光ＬＲＤが直接、もしくは反射鏡８や透明板９で反射して導光部材５ｃに入射し、入射した出射光ＬＲＤは、導光部材５ｃ中を導光し、導光部材５ｃの他端に配置された発光部７を励起し、発光部７を発光させる。このように発光部７を反射鏡８の外部に配置することで、反射鏡８を覗き込まなくても半導体レーザ素子２の発振状態を知覚することができ、半導体レーザ素子２の発振状態の観察方向の設定の自由度が高くなる。導光部材５ｃは屈曲性のあるもの（例えばコアが石英からなる光ファイバー）を用いてもよいし、板状のもの（例えば石英板）または、棒状のもの（例えば、石英バー）を用いてもよい。導光部材５ｃの材料は、出射光ＬＲＤを透過する材料であれば良く、本実施形態では、石英（ＳｉＯ２）であり、その屈折率は、１．４５である。その他に、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７なども好適に使用することができる。
According to the
〔実施の形態６〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１６に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）９０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 6]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 90 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述した実施の形態１の発光装置１では、発光部７は、反射鏡８の半導体レーザ素子２に近い側の下部に設けられた発光部保持部材１９の一端に設置されていたが、本実施形態では、発光部７は、反射鏡８の透明板９に近い側の下部の一部に埋め込まれた（反射鏡８の透明板９に近い側の下部に設けた嵌合口に嵌合された）透光性部材９ｅを覆うように、反射鏡８の内面に設置されている。
In the
なお、その他の構成および動作については、上述の実施の形態１にて説明したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
本実施形態の発光装置９０によれば、透明板９を介して発光部７の発光状態を観察しなくてもよくなり、半導体レーザ素子２の発振状態の観察方向の設定の自由度が高くなる。
According to the
なお、透光性部材９ｅの材料は、蛍光ＬPLを透過する材料であれば良く、本実施形態では、石英（ＳｉＯ２）であり、その屈折率は、１．４５である。その他に、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７なども好適に使用することができる。
The material of the
〔実施の形態７〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１７に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）１００において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 7]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 100 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述した実施の形態１の発光装置１では、発光部７は、反射鏡８の半導体レーザ素子２に近い側の下部に設けられた発光部保持部材１９の一端に設置されていたが、本実施形態では、発光部７は、反射鏡８の透明板９に近い側の下部の一部に設けられた嵌合口に埋め込まれている（反射鏡８の透明板９に近い側の下部に設けた嵌合口に嵌合されている、または、反射鏡８の光反射凹面の一部が発光部７に置換されている）。
In the
なお、その他の構成および動作については、上述の実施の形態１にて説明したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
本実施形態の発光装置１００によれば、透明板９を介して発光部７の発光状態を観察しなくてもよくなり、半導体レーザ素子２の発振状態の観察方向の設定の自由度が高くなる。
According to the
〔実施の形態８〕
本発明のさらに他の実施形態について、図１８に基づいて説明すれば以下の通りである。本実施形態に係る発光装置（照明装置）１１０において、上述の実施形態と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
[Embodiment 8]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the light emitting device (illumination device) 110 according to the present embodiment, the same members as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
上述した実施の形態１の発光装置１では、発光部７は、反射鏡８の半導体レーザ素子２に近い側の下部に設けられた発光部保持部材１９の一端に設置され、半導体レーザ素子２の出射側には、非球面レンズ３が設けられていた。
In the
しかしながら、本実施形態の発光装置１１０では、半導体レーザ素子２の出射側には、円錐台形状の導光部材５ｄを設け、導光部材５ｄの反射鏡８の開口部側（透明板９側）の端部に発光部７を設置している。なお、本実施形態の導光部材５ｄは、円錐台形状であるが、このような形状に限定されない。例えば、角錐台形状などであっても良い。
However, in the
また、導光部材５ｄは、光入射面（半導体レーザ素子２に近い方）に入射した出射光ＬＲＤを、光照射面（発光部７に近い方の端部）に導光し、導光した出射光ＬＲＤを、光照射面において発光部７に照射するようになっている。
Further, the
なお、導光部材５ｄの材料は、出射光ＬＲＤを透過する材料であれば良く、本実施形態では、石英（ＳｉＯ２）であり、その屈折率は、１．４５である。その他に、ＢＫ（ボロシリケート・クラウン）７なども好適に使用することができる。
The material of the
また、導光部材５ｄは、透過する出射光ＬＲＤを反射する円錐台側面（囲繞構造、光反射側面）で囲まれた囲繞構造を有しており、出射光ＬＲＤを円錐台側面により発光部７の近傍に導光するようになっており、光照射面の断面積は、光入射面の断面積よりも小さくなっている。
Further, the
より具体的には、光入射面は、径１０ｍｍ程度の円形状であり、光照射面は、径２ｍｍ程度の円形状である。 More specifically, the light incident surface has a circular shape with a diameter of about 10 mm, and the light irradiation surface has a circular shape with a diameter of about 2 mm.
なお、導光部材５ｄの円錐台側面には、屈折率１．３５のフッ素系樹脂（ポリテトラフロオロエチレン）がコーティングされている。円錐台側面にコーティングする材料としては、導光部材５ｄの屈折率よりも低屈折率の材料であれば良く、また、コーティングせず、直接空気（屈折率は１）と接していても良い。
The
本実施形態の発光装置１１０では、発光部７は、蛍光体と散乱材（散乱材の蛍光体に対する配合比＞１）とを含む構成とし、半導体レーザ素子２の光軸上に配置している。
In the
この場合は、発光装置１１０は、システムとしては、半導体レーザ素子２から出射される出射光ＬＲＤを発光部７の散乱材により散乱させた光を、発光装置１１０のランプハウスの外部に投光する。一方、発光部７の蛍光体により波長変換された光は、ユーザに半導体レーザ素子２がレーザ光Ｌ０の発振状態にあるか否か、または、自然放出光ＬＥＬの放出状態にあるか否かを知覚させるために外部に投光される光となる。
In this case, the
また、発光装置１１０によれば、発光部７が、半導体レーザ素子２の光軸上に配置されており、反射鏡８の（回転体の）中心軸も半導体レーザ素子２の光軸と一致しているので、外部に投光されるレーザ光Ｌ０と、自然放出光ＬＥＬのそれぞれのスポットの中心をほぼ一致させることができる。
Further, according to the
なお、その他の構成および動作については、上述の実施の形態１にて説明したとおりなので、ここでは、説明を省略する。 Other configurations and operations are the same as those described in the first embodiment, and a description thereof is omitted here.
〔導光部材として石英を使用している理由〕
次に、図１９に基づき、上述した導光部材５ｃ、導光部材５ｄおよび透光性部材９ｅのそれぞれの構成材料を石英としている理由について説明する。
[Reason for using quartz as the light guide member]
Next, the reason why each of the constituent materials of the
図１９（ａ）および（ｂ）は、石英の（光）透過率の波長依存性を示し、図１９（ｃ）は、アクリル樹脂の透過率の波長依存性を示している。 FIGS. 19A and 19B show the wavelength dependence of the (light) transmittance of quartz, and FIG. 19C shows the wavelength dependence of the transmittance of the acrylic resin.
図１９（ａ）および（ｂ）に示すように、石英ガラスは、通常のガラス類と比較して、光透過率が全波長にわたって非常に高いという特徴があり、とくに、本願では出射光ＬＲＤの波長領域の全部または一部が紫外線領域に存在するため、石英が好適である。一方、図１９（ｃ）に示すように、石英に対し、樹脂系の材料は、紫外線の透過率が非常に低く、かつ紫外線により黄色く着色し劣化してしまうという問題もあり、導光部材の材料としてはあまり好ましくない。 As shown in FIGS. 19 (a) and (b), quartz glass, as compared with ordinary glasses, are characterized in that the light transmittance is very high over the entire wavelength, in particular, exit light L RD in this application Quartz is preferable because all or part of the wavelength region exists in the ultraviolet region. On the other hand, as shown in FIG. 19 (c), the resin-based material has a problem that the transmittance of ultraviolet rays is very low with respect to quartz, and it is colored yellow and deteriorates by ultraviolet rays. It is not very preferable as a material.
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、紫外線領域の光を発する半導体レーザ素子を用いた発光装置または照明装置であって、殺菌用、医療用、測定用、解析用、または露光用を含む産業用の紫外線光源などの様々な用途に使用される発光装置または照明装置に幅広く適用することができる。 The present invention is a light emitting device or illumination device using a semiconductor laser element that emits light in the ultraviolet region, and includes various types of industrial ultraviolet light sources including sterilization, medical, measurement, analysis, or exposure. The present invention can be widely applied to light emitting devices or lighting devices used for various purposes.
１ 発光装置（照明装置）
２ 半導体レーザ素子
４ 半導体レーザアレイ
５ｃ 導光部材
５ｄ 導光部材
７ 発光部
８ 反射鏡（第１反射鏡、光学部材）
９ 透明板（透光性部材、光学部材）
９ａ 導電膜
９ｅ 透光性部材
１５ 検出部（検知部）
１５ａ 抵抗値検出部（検知部）
１５ｂ 渦電流検出部（検知部）
１５ｃ 断線検出部（検知部）
１５ｄ 外気侵入検出部（検知部）
１６ 制御部
２０ 半導体レーザチップ
２４ｂ 反射鏡
２５ｂ 反射鏡
２８ａ 反射鏡（第１反射面）
２９ 反射膜（第２反射面）
５０ 発光装置（照明装置）
５８ 反射鏡
６０ 発光装置（照明装置）
７０ 発光装置（照明装置）
７５ 検出部（検知部）
８０ 発光装置（照明装置）
９０ 発光装置（照明装置）
１００ 発光装置（照明装置）
１１０ 発光装置（照明装置）
1 Light-emitting device (lighting device)
2 Semiconductor laser element 4
9 Transparent plate (translucent member, optical member)
9a
15a Resistance value detection unit (detection unit)
15b Eddy current detector (detector)
15c Disconnection detector (detector)
15d Outside air intrusion detection unit (detection unit)
16
29 Reflective film (second reflective surface)
50 Light emitting device (lighting device)
58
70 Light Emitting Device (Lighting Device)
75 Detector (Detector)
80 Light emitting device (lighting device)
90 Light emitting device (lighting device)
100 Light emitting device (lighting device)
110 Light Emitting Device (Lighting Device)
Claims (15)
上記注入電流が０より大きく、かつ上記閾値を下回る電流値を有するように、上記注入電流または上記閾値を変化させる制御を行う制御部と、
上記レーザ光の一部を受けて第１の可視光を発し、上記自然放出光の一部を受けて、上記第１の可視光よりも発光量が小さい第２の可視光を発する発光部と、を備え、
上記レーザ光の残りの一部とともに、上記第１の可視光が外部に投光されるか、または、上記自然放出光の残りの一部とともに、上記第２の可視光が外部に投光されることを特徴とする発光装置。 When an injection current exceeding the threshold is supplied, laser light whose oscillation wavelength is in the ultraviolet region is oscillated, and when an injection current lower than the above threshold is supplied, at least a part of the emission wavelength is in the ultraviolet region. A semiconductor laser element emitting emitted light;
A control unit that performs control to change the injection current or the threshold value so that the injection current has a current value larger than 0 and lower than the threshold value;
A light-emitting unit that receives a part of the laser light and emits a first visible light; receives a part of the spontaneous emission light; and emits a second visible light having a light emission amount smaller than that of the first visible light; With
The first visible light is projected outside together with the remaining part of the laser light, or the second visible light is projected outside together with the remaining part of the spontaneous emission light. A light-emitting device.
上記光学部材の異常を検知する検知部と、を備え、
上記制御部は、上記検知部が上記光学部材の異常を検知した場合に、上記制御を行うことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。 An optical member that changes the state of the laser light or the spontaneous emission light;
A detection unit for detecting an abnormality of the optical member,
The light-emitting device according to claim 1, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects an abnormality of the optical member.
上記検知部は、上記導電膜に流れる電流の変化を上記光学部材の異常として検知するものであり、
上記制御部は、上記検知部が上記導電膜に流れる電流の変化を検知した場合に、上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 A conductive film is formed on at least a part of the surface of the optical member,
The detection unit detects a change in current flowing in the conductive film as an abnormality of the optical member,
The light-emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects a change in a current flowing through the conductive film.
透光性を有し、上記反射鏡の開口部を封止するための透光性部材とを含んでおり、
上記反射鏡の内部は、上記透光性部材によって上記開口部が封止されることにより気密封止されており、
上記検知部は、上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記光学部材の異常として検知するものであり、
上記反射鏡の内部に外気が侵入したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 The optical member includes a reflecting mirror that reflects the laser light or the spontaneous emission light to form a light bundle that travels within a predetermined solid angle;
A translucent member having translucency and sealing the opening of the reflecting mirror;
The inside of the reflecting mirror is hermetically sealed by the opening being sealed by the translucent member,
The detection unit detects that the outside air has entered the reflecting mirror as an abnormality of the optical member,
The light-emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects that the outside air has entered the reflecting mirror.
透光性を有し、上記反射鏡の開口部を封止するための透光性部材とを含んでおり、
上記検知部は、さらに、上記反射鏡の開口部と上記透光性部材との相対位置関係の変化を検知するものであり、
上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 The optical member includes a reflecting mirror that reflects the laser light or the spontaneous emission light to form a light bundle that travels within a predetermined solid angle;
A translucent member having translucency and sealing the opening of the reflecting mirror;
The detection unit further detects a change in the relative positional relationship between the opening of the reflecting mirror and the translucent member,
The light-emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects that the relative positional relationship has changed.
上記相対位置関係が変化したことを上記検知部が検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 The detection unit further detects a change in the relative positional relationship between the predetermined path of the laser light passing through the light emitting unit and the light emitting unit,
The light-emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects that the relative positional relationship has changed.
上記検知部が所定範囲の強度からずれた強度のレーザ光を検知した場合に、上記制御部は上記制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。 The detection unit further detects the intensity of the laser beam,
The light-emitting device according to claim 2, wherein the control unit performs the control when the detection unit detects a laser beam having an intensity deviated from a predetermined range of intensity.
上記半導体レーザチップが出射した自然放出光の配光制御を行う光学部材とがパッケージされていることを特徴とする半導体レーザ素子。 When an injection current exceeding the threshold is supplied, laser light whose oscillation wavelength is in the ultraviolet region is oscillated, and when an injection current lower than the above threshold is supplied, at least a part of the emission wavelength is in the ultraviolet region. A semiconductor laser chip that emits emitted light; and
A semiconductor laser element, wherein an optical member that controls light distribution of spontaneous emission light emitted from the semiconductor laser chip is packaged.
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